Congenital disorder of glycosylation type Id (CDG Id) : phenotypic, biochemical and molecular characterization of a new patient

Rapport de synthèseLes troubles de la glycosylation (Congenital Disorders of Glycosylation, CDG) regroupent une famille de maladies multi-systémiques héréditaires causées par des défauts dans la synthèse de glycoconjugés. La glycosylation est une réaction enzymatique consistant à lier de façon covalente un glucide à une chaîne peptidique ou une protéine. Il existe deux types de glycosylation. La N-gjycosylation est l'addition de glucides aux chaînes peptidiques en croissance dès leur entrée dans la lumière du réticulum endoplasmique. Elle s'effectue sur les futures glycoprotéines membranaires et conduit à des chaînes de sucres courtes et ramifiées. La O-glycosylation est l'addition de glucides au niveau des résidus hydroxylés des acides aminés sérine et thréonine des chaînes peptidiques déjà présentes dans la lumière de l'appareil de Golgi. Elle est, dans la plupart des cas, effectuée sur îes protéoglycanes et conduit à des chaînes de sucres longues et non ramifiées. La classification des CDG repose sur le niveau de l'étape limitante de la glycosylation. Les CDG de type 1, plus fréquents, regroupent les déficits enzymatiques se situant en amont du transfert de Poligosaccharide sur la chaîne peptidique. Les CDG de type 2 regroupent ceux ayant lieu en aval de ce transfert. Parmi les nombreux différents sous-types de CDG, le CDG de type ld est causé par une anomalie de la mannosyltransferase, enzyme codée par le gène ALG3 (chromosome 3q27). Jusqu'à ce jour, six patients atteints de CDG ld ont été reportés dans la littérature. Notre travail a permis de décrire un septième patient et d'affiner les caractéristiques cliniques, biologiques, neuroradiologiques et moléculaires du CDG ld. Notre patient est notamment porteur d'une nouvelle mutation de type missense sur le gène ALG3. Tous les patients atteints de CDG ld présentent une encéphalopathie progressive avec microcéphalie, retard psychomoteur sévère et épilepsie. Une ostéopénie marquée est présente chez certains patients. Elle est parfois sous diagnostiquée et révélée uniquement lors de fracture pathologique. Les patients atteints de CDG ld présentent également des traits dysmorphiques typiques, mais aucune atteinte multi-systémique ou anomalie biologique spécifique n'est retrouvée telle que dans les autres types de CDG. Le dépistage biochimique des troubles de la glycosylation se fait par une analyse simple et peu coûteuse qui est l'analyse de la transferrine sérique par isoelectrofocusing ou par électrophorèse capillaire. Un tel dépistage devrait être effectué chez tout patient présentant une encéphalopathie d'origine indéterminée, et cela même en l'absence d'atteinte multi- systémique. Notre travail a été publié sous forme d'article de type « short report », peer-reviewed, dans le Journal of Inherited Metabolic Diseases. Le Journal est une révue spécialisée du domaine des erreirs innées du métabolisme. S'agissant d'un seul patient rapporté, l'article ne montre que très synthétiquement le travail effectué, Pour cette raison un complément à l'article avec matériel, méthodes et résultats figure ci-après et concerne la partie de recherche moléculaire de notre travail. La doctorante a non seulement encadré personnellement le patient au niveau clinique et biochimique, mais a plus particulièrement mis au point l'analyse moléculaire du gène ALG3 dans le laboratoire de Pédiatrie Moléculaire pour la première fois ; cela a impliqué l'étude du gène, le choix des oligonucleotides et l'optimisation des réactions d'amplification et séquençage.

Reversible and irreversible pollutant-induced bacterial cellular stress effects measured by ethidium bromide uptake and efflux.

Chemical pollution is known to affect microbial community composition but it is poorly understood how toxic compounds influence physiology of single cells that may lay at the basis of loss of reproductive fitness. Here we analyze physiological disturbances of a variety of chemical pollutants at single cell level using the bacterium Pseudomonas fluorescens in an oligotrophic growth assay. As a proxy for physiological disturbance we measured changes in geometric mean ethidium bromide (EB) fluorescence intensities in subpopulations of live and dividing cells exposed or not exposed to different dosages of tetradecane, 4-chlorophenol, 2-chlorobiphenyl, naphthalene, benzene, mercury chloride, or water-dissolved oil fractions. Because ethidium bromide efflux is an energy-dependent process any disturbance in cellular energy generation is visible as an increased cytoplasmic fluorescence. Interestingly, all pollutants even at the lowest dosage of 1 nmol/mL culture produced significantly increased ethidium bromide fluorescence compared to nonexposed controls. Ethidium bromide fluorescence intensities increased upon pollutant exposure dosage up to a saturation level, and were weakly (r(2) = 0.3905) inversely correlated to the proportion of live cells at that time point in culture. Temporal increase in EB fluorescence of growing cells is indicative for toxic but reversible effects. Cells displaying high continued EB fluorescence levels experience constant and permanent damage, and no longer contribute to population growth. The procedure developed here using bacterial ethidium bromide efflux pump activity may be a useful complement to screen sublethal toxicity effects of chemicals.

Aggregate stability by the "high energy moisture characteristic" method in an oxisol under differentiated management

Studies testing the High Energy Moisture Characteristic (HEMC) technique in tropical soils are still incipient. By this method, the effects of different management systems can be evaluated. This study investigated the aggregation state of an Oxisol under coffee with Brachiaria between crop rows and surface-applied gypsum rates using HEMC. Soil in an experimental area in the Upper São Francisco region, Minas Gerais, was studied at depths of 0.05 and 0.20 m in coffee rows. The treatments consisted of 0, 7, and 28 Mg ha-1 of agricultural gypsum rates distributed on the soil surface of the coffee rows, between which Brachiaria was grown and periodically cut, and compared with a treatment without Brachiaria between coffee rows and no gypsum application. To determine the aggregation state using the HEMC method, soil aggregates were placed in a Büchner funnel (500 mL) and wetted using a peristaltic pump with a volumetric syringe. The wetting was applied increasingly at two pre-set speeds: slow (2 mm h-1) and fast (100 mm h-1). Once saturated, the aggregates were exposed to a gradually increasing tension by the displacement of a water column (varying from 0 to 30 cm) to obtain the moisture retention curve [M = f (Ψ) ], underlying the calculation of the stability parameters: modal suction, volume of drainable pores (VDP), stability index (slow and fast), VDP ratio, and stability ratio. The HEMC method conferred sensitivity in quantifying the aggregate stability parameters, and independent of whether gypsum was used, the soil managed with Brachiaria between the coffee rows, with regular cuts discharged in the crop row direction, exhibited a decreased susceptibility to disaggregation.

Stress ulcer prophylaxis in non-critically ill patients: a prospective evaluation of current practice in a general surgery department

Objective: There is little evidence regarding the benefit of stress ulcer prophylaxis (SUP) outside critical care setting. Over-prescription of SUP is not devoid of risks. This prospective study aimed to evaluate the use of proton pump inhibitors (PPIs) for SUP in a general surgery department.Methods: Data collection was performed prospectively during an 8-week period on patients hospitalized in a general surgery department (58 beds) by pharmacists. Patients with a PPI prescription for the treatment of ulcers, gastro-oesophageal reflux disease, oesophagitis or epigastric pain were excluded. Patients admitted twice during the study period were not re-included. The American Society of Health-System Pharmacists guidelines on SUP were used to assess the appropriateness of de novo PPI prescriptions.Results: Among 255 consecutive patients in the study, 138 (54%) received a prophylaxis with PPI, of which 86 (62%) were de novo PPI prescriptions. One-hundred twenty-nine patients (94%) received esomeprazole (according to the hospital drug policy). The most frequent dosage was 40 mg/day. Use of PPI for SUP was evaluated in 67 patients. Fifty-three patients (79%) had no risk factors for SUP. Twelve and 2 patients had one or two risk factors, respectively. At discharge, PPI prophylaxis was continued in 34% of patients with a de novo PPI prescription.Conclusion: This study highlights the overuse of PPIs in non-ICU patients and the inappropriate continuation of PPI prescriptions at discharge.Treatment

Intrathecal administration of Ziconotide: does single-shot injection predict efficacy?

Introduction: Though a trial of intrathecal (IT) therapy should always be performed before implantation of a definitive intrathecal pump, there is no agreement as to how this test should be performed. Ziconotide is trialed in most of cases with continuous IT administration using implanted catheters. Unlike other intrathecal drugs, there is little experience with single bolus IT injections of ziconotide. The aim of the study is to assess the feasibility of single-shot IT trialing with ziconotide. Patients and methods: Eleven consecutive patients with chronic neuropathic intractable pain were trialed with a single IT bolus of 2.5 mcg of ziconotide. Pain and side effects are monitored for at least 72 hours after the injection. Depending on the response, a second injection is given a week later, with either the same dose (if VAS decreased ≥50% without side effects), a higher dose of 3.75 mcg (if VAS decreased <50% without side effects) or a lower dose of 1.25 mcg (if VAS decreased ≥50% but with side effects). If VAS decreased less than 50% and side effects occurred, no further injection was performed. When VAS decreased >50% without side effects after the first or the second dose, the result is confirmed by one more injection of the same dose one week later. The trial is considered positive if two successive injections provide a VAS decreased more than 50% without side effects. Results: Eleven patients (6 females and 5 males) were included. Nine patients experienced modest or no pain relief. Four of these had significant side effects (dizziness, nausea, vomiting or abdominal pain) and had no further injection. In the others 5, one patient retired from study and four received a second injection of 3.75 mcg. The trial was negative in all 5 cases because of side effects (dizziness, drowsiness, weakness, muscle cramps), the pain decreased in only 2 patients. Two patients experienced profound pain relief with an IT injection of 2.5 mcg. One patient had no side effects and the other had dizziness and drowsiness that disappeared with an injection of 1.25 mcg. Pain relief without adverse effects was confirmed with the second injection. The trial was considered positive for those two patients. Discussion and conclusion: The response rate of 18% (2/11) is consistent with the success rate of a continuous infusion trialing with an implanted catheter. Single-shot injection of ziconotide may therefore predict efficacy.

Inhibition of Na(+)-K(+)-ATPase by digoxin and its relation with energy expenditure and nutrient oxidation rate.

This study investigates the effects of digoxin, an inhibitor of the Na+ pump (Na(+)-K(+)-ATPase), on resting metabolic rate (RMR), respiratory quotient (RQ), and nutrient oxidation rate. Twelve healthy male subjects followed a double-blind protocol design and received either 1 mg/day digoxin or a placebo 2 days before indirect calorimetry measurements. Digoxin induced a 0.22 +/- 0.07 kJ/min or 3.8 +/- 1.5% (mean +/- SE, P = 0.01) decrease in RMR and a 0.40 +/- 0.13 kJ/min (P = 0.01) decrease in fat oxidation rate, whereas carbohydrate and protein oxidation rates did not change significantly. A dose-response relationship between serum digoxin and RQ was observed. These results suggest that digoxin reduces not only RMR but also fat oxidation rate by mechanisms that remain to be elucidated. Because a linkage and an association between genes coding the Na(+)-K(+)-ATPase and the RQ have been previously observed, the present demonstration of an effect of Na(+)-K(+)-ATPase inhibition on fat oxidation rate strengthens the concept that the activity of this enzyme may play a role in body weight regulation.

Imaging for trans-catheter pulmonary stent-valve implantation without angiography: role of intravascular ultrasound.

Patients with stenosed biologic pulmonary conduits require redo cardiac surgery to prevent severe right ventricular dysfunction. Following the latest trends, the trans-catheter pulmonary stent-valve implantation represents a new fascinating alternative carrying a lower operative risk, compared with the standard open-heart re-intervention. Traditionally, the pulmonary stent valve is positioned off pump, under fluoroscopic control, and requires angiographies. However, alternative tools not requiring contrast injections for the intra-operative cardiac imaging have to be also considered strongly. The usefulness of intravascular ultrasound for the positioning of aortic endoprosthesis has already been proven in previous reports and, following the same principle, we have started to routinely implant balloon-expandable stent valves (Edwards Sapien? THV) in stenosed pulmonary valve conduits using intravascular ultrasound for the stent-valve positioning without angiography. We describe the intra-operative intravascular imaging technique with technical details.

Étude du mécanisme de transport des cations par la Na, K-ATPase et de son implication dans la migraine familiale hémiplégique de type 2

Résumé La Na,K-ATPase est une protéine transmembranaire, présente dans toutes les cellules de mammifères et indispensable à la viabilité cellulaire. Elle permet le maintien des gradients sodiques et potassiques à l'origine du potentiel membranaire en transportant 3 Na+ en dehors de la cellule contre 2 K+, grâce à l'énergie fournie par l'hydrolyse d'une molécule d'ATP. Le potentiel membranaire est indispensable au maintien de l'excitabilité cellulaire et à la transmission de l'influx nerveux. Il semblerait que la Na,K-ATPase soit liée à l'hypertension et à certains troubles neurologiques comme la Migraine Familiale Hémiplégique (1VIFH). La MFH est une forme de migraine avec aura, qui se caractérise par une hémiparésie. Cette forme de migraine est très rare. Elle se transmet génétiquement sur un mode autosomique dominant. Plusieurs mutations localisées dans le gène de la Na,K-ATPase ont été identifiées durant ces 3 dernières années. C'est la première fois qu'une maladie génétique est associée au gène de la Na,K-ATPase. La compréhension du fonctionnement de cette protéine peut donner des informations sur les mécanismes conduisant à ces pathologies. On sait que la fonction d'une protéine est liée à sa structure. L'étude de sa fonction nécessite donc l'étude de sa structure. Alors que la structure de la SERCA a été déterminée à haute résolution, par cristallographie, celle de la Na,K-ATPase ne l'est toujours pas. Mais ces 2 ATPases présentent une telle homologie qu'un modèle de la Na,K-ATPase a pu être élaboré à partir de la structure de la SERCA. Les objectifs de cette étude sont d'une part, de comprendre le contrôle de l'accessibilité du K+ extracellulaire àses sites de liaison. Pour cela, nous avons ciblé cette étude sur la 2ìème et la 31eme boucle extracellulaire, qui relient respectivement les segments transmembranaires (STM) 3-4 et 5-6. Le choix s'est porté sur ces 2 boucles car elles bordent le canal des cations formés des 4ième' Sième et 6'ème hélices. D'autre part, nous avons également essayer de comprendre les effets des mutations, liées à la Migraine Familiale Hémiplégique de type 2 (MFH2), sur la fonctionnalité de la Na,K-ATPase. Alors que les STM et les domaines cytoplasmiques sont relativement proches entre la Na,KATPase et la SERCA, les boucles extracellulaires présentent des différences. Le modèle n'est donc pas une approche fiable pour déterminer la structure et la fonction des régions extracellulaires. Nous avons alors utilisé une approche fonctionnelle faisant appel à la mutation dirigée puis à l'étude de l'activité fonctionnelle de la Na,K ATPase par électrophysiologie sur des ovocytes de Xenopus. En conclusion, nous pouvons dire que la troisième boucle extracellulaire participerait à la structure de la voie d'entrée des cations et que la deuxième boucle extracellulaire semble impliquée dans le contrôle de l'accessibilité des ions K+àses sites de liaison. Concernant les mutations associées à la MFH2, nos résultats ont montré une forte diminution de l'activité fonctionnelle de la pompe Na,K, inférieure aux conditions physiologiques de fonctionnement, et pour une des mutations nous avons observés une diminution de l'affmité apparente au K+ externe. Nous poumons faire l'hypothèse que l'origine pathologique de la migraine est liée à une diminution de l'activité de la pompe à Na+. Summary The Na,K-ATPase is a transmembrane protein, present in all mammalian cells and is necessary for the viability of the cells. It maintains the gradients of Na+ and K+ involved in the membrane potential, by transporting 3Na+ out the cell, and 2K+ into the cell, using the energy providing from one ATP molecule hydrolysis. The membrane potential is necessary for the cell excitability and for the transmission of the nervous signal. Some evidence show that Na,K-ATPase is involved in hypertension and neurological disorders like the Familial Hemiplegic Migraine (FHM). La FHM is a rare form of migraine characterised by aura and hemiparesis and an autosomal dominant transmission. Several mutations linked to the Na,KATPase gene have been identified during these 3 last years. It's the first genetic disorder associated with the Na,K-ATPase gene. Understand the function of this protein is important to elucidate the mechanisms implicated in these pathologies. The function of a protein is linked with its structure. Thus, to know the function of a protein, we need to know its structure. While the Ca-ATPase (SERCA) has been crystallised with a high resolution, the structure of the Na,K-ATPase is not known. Because of the great homology between these 2 ATPases, a model of the Na,K-ATPase was realised by comparing with the structure of the SERCA. The aim of this study is on one side, understand the control of the extracellular K+ accessibility to their binding sites. Because of theirs closed proximity with the cation pathway, located between the 4th, 5th and 6th helices, we have targeted this study on the 2nd and the 3rd extracellular loops linking respectively the transmembrane segment (TMS) 3 and 4, and the TMS 5 and 6. And on the other side, we have tried to understand the functional effects of mutations linked with the Familial Hemiplegic Migraine Type 2 (FHM2). In contrast with the transmembrane segments and the cytoplasmic domains, the extracellular loops show lots of difference between Na,K-ATPase and SERCA, the model is not a good approach to know the structure and the function of the extracellular loops. Thus, we have used a functional approach consisting in directed mutagenesis and the study of the functional activity of the Na,K-ATPase by electrophysiological techniques with Xenopus oocytes. In conclusion, we have demonstrated that the third extracellular loop could participate in the structure of the entry of the cations pathway and that the second extracellular loop could control the K+ accessibility to their binding sites. Concerning the mutations associated with the FHM2, our results showed a strong decrease in the functional activity of the Na,K-pump under physiological conditions and for one of mutations, induce a decrease in the apparent external K+ affinity. We could make the hypothesis that the pathogenesis of migraine is related to the decrease in Na,K-pump activity. Résumé au large publique De la même manière que l'assemblage des mots forme des phrases et que l'assemblage des phrases forme des histoires, l'assemblage des cellules forme des organes et l'ensemble des organes constitue les êtres vivants. La fonction d'une cellule dans le corps humain peut se rapprocher de celle d'une usine hydroélectrique. La matière première apportée est l'eau, l'usine électrique va ensuite convertir l'eau en énergie hydraulique pour fournir de l'électricité. Le fonctionnement de base d'une cellule suit le même processus. La cellule a besoin de matières premières (oxygène, nutriments, eau...) pour produire une énergie sous forme chimique, l'ATP. Cette énergie est utilisée par exemple pour contracter les muscles et permet donc à l'individu de se déplacer. Morphologiquement la cellule est une sorte de petit sac rempli de liquide (milieu intracellulaire) baignant elle-même dans le liquide (milieu extracellulaire) composant le corps humain (un adulte est constitué environ de 65 % d'eau). La composition du milieu intracellulaire est différente de celle du milieu extracellulaire. Cette différence doit être maintenue pour que l'organisme fonctionne correctement. Une des différences majeures est la quantité de sodium. En effet il y a beaucoup plus de sodium à l'extérieur qu'à l'intérieur de la cellule. Bien que l'intérieur de la cellule soit isolé de l'extérieur par une membrane, le sodium arrive à passer à travers cette membrane, ce qui a tendance à augmenter la quantité de sodium dans la cellule et donc à diminuer sa différence de concentration entre le milieu extracellulaire et le milieu intracellulaire. Mais dans les membranes, il existe des pompes qui tournent et dont le rôle est de rejeter le sodium de la cellule. Ces pompes sont des protéines connues sous le nom de pompe à sodium ou Na,K-ATPase. On lui attribue le nom de Na,K-ATPase car en réalité elle rejette du sodium (Na) et en échange elle fait entrer dans la cellule du potassium (K), et pour fonctionner elle a besoin d'énergie (ATP). Lorsque les pompes à sodium ne fonctionnent pas bien, cela peut conduire à des maladies. En effet la Migraine Familiale Hémiplégique de type 2, est une migraine très rare qui se caractérise par l'apparition de la paralysie de la moitié d'un corps avant l'apparition du mal de tête. C'est une maladie génétique (altération qui modifie la fonction d'une protéine) qui touche la pompe à sodium située dans le cerveau. On a découvert que certaines altérations (mutations) empêchent les pompes à sodium de fonctionner correctement. On pense alors que le développement des migraines est en partie dû au fait que ces pompes fonctionnent moins bien. Il est important de bien connaître la fonction de ces pompes car cela permet de comprendre des mécanismes pouvant conduire à certaines maladies, comme les migraines. En biologie, la fonction d'une protéine est étudiée à travers sa structure. C'est pourquoi l'objectif de cette thèse a été d'étudier la structure de la Na,K-ATPase afin de mieux comprendre son mécanisme d'action.

Chiroptical measurement of chiral aggregates at liquid-liquid interface in centrifugal liquid membrane cell by Mueller matrix and conventional circular dichroism methods

The centrifugal liquid membrane (CLM) cell has been utilized for chiroptical studies of liquid-liquid interfaces with a conventional circular dichroism (CD) spectropolarimeter. These studies required the characterization of optical properties of the rotating cylindrical CLM glass cell, which was used under the high speed rotation. In the present study, we have measured the circular and linear dichroism (CD and LD) spectra and the circular and linear birefringence (CB and LB) spectra of the CLM cell itself as well as those of porphyrine aggregates formed at the liquid-liquid interface in the CLM cell, applying Mueller matrix measurement method. From the results, it was confirmed that the CLM-CD spectra of the interfacial porphyrin aggregates observed by a conventional CD spectropolarimeter should be correct irrespective of LD and LB signals in the CLM cell.

How to improve flow during cardiopulmonary bypass in an acardia experimental model.

OBJECTIVES In extreme scenarios, such as hyperacute rejection of heart transplant, an urgent heart explantation might be necessary. The aim of this experimental study was to determine the feasibility and to improve the haemodynamics of a venoarterial cardiopulmonary bypass after cardiectomy. METHODS A venoarterial cardiopulmonary bypass was established in seven calves (56.4 ± 7 kg) by the transjugular insertion to the caval axis of a self-expanding cannula, with a carotid artery return. After baseline measurements (A), ventricular fibrillation was induced (B), great arteries were clamped (C), the heart was excised and the right and left atria remnants, containing the pulmonary veins, were sutured together leaving an atrial septal defect over the cannula in the caval axis (D). Measurements were taken with the pulmonary artery clamped and declamped. RESULTS Initial pump flow was 4.16 ± 0.75 l/min dropping to 2.9 ± 0.63 l/min (P(AB )< 0.001) 10 min after induction of ventricular fibrillation. After cardiectomy with the pulmonary artery clamped, the pump flow increased non-significantly to 3.20 ± 0.78 l/min. After declamping, the flow significantly increased close to baseline levels (3.61 ± 0.73 l/min, P(DB )= 0.009, P(DC )= 0.017), supporting the notion that full cardiopulmonary bypass in acardia is feasible only if adequate drainage of pulmonary circulation is assured to avoid pulmonary congestion and loss of volume from the left-to-right shunt of bronchial vessels.

The role of the vacuolar H+ - ATPase in membrane fusion

RésuméLa H+-ATPase vacuolaire (V-ATPase) est un complexe enzymatique composé de deux secteurs multimériques (VQ et Vi) dont l'association dans la cellule est réversible. Le secteur intramembranaire de la V-ATPase (V0) interagit physiquement avec des protéines SNARE et stimule la fusion homotypique des vacuoles de la levure (lysosomes), la sécrétion de neurotransmetteurs et d'insuline, la fusion entre phagosome et lysosome ainsi que la sécrétion des corps multivésiculaires par un mécanisme inconnu. Dans cette étude j'ai identifié des résidues d'acides amines situés dans des sous-unités de V0 impliqués dans le mécanisme de fusion des vacuoles mais non essentiels pour l'acidification vacuolaire par la V-ATPase. j'ai utilisé un protocole de mutagenèse aléatoire pour produire des libraries de mutants des sous unités de V0. Ces libraries ont été analysées in vivo afin d'identifier des alleles qui permettent la translocation des protons mais produisent une vacuole fragmentée, phénotype indiquant un défaut dans la fusion membranaire. Les vacuoles des mutants ont été isolées et caractéisées en utilisant une grande variété d'outils biochimiques pour déterminer précisément l'impact des différentes mutations sur l'accomplissement d'événements clés du processus de fusion.J'ai identifié des mutations associées à des défauts spécifiques de la fusion dans plusieurs sous-unités de V0. Dans les protéolipides c, c' et c" ces mutations se concentrent dans la partie cytosolique des domaines transmembranaires. Elles renforcent les associations entre les secteurs de la V-ATPase et entre V0 et les SNAREs. Dans la fusion vacuolaire ces mutations permettent la formation de complexes SNAREs en trans mais inhibent l'induction de la fusion. Par contre, la deletion de la sous- unité d influence les étapes de la fusion qui précèdent la formation des complexes trans-SNAREs. Mes résultats démontrent que V0 joue des rôles différents dans plusieurs étapes de la fusion et que ces fonctions sont liées au système des SNAREs. Ils différencient génétiquement les activités de V0 dans la translocation des protons et dans la fusion et identifient de nombreux résidus importants pour la fusion vacuolaire. De plus, compte tenu de la grande conservation de sequence des protéolipides chez les eukaryotes les mutations identifiées dans cette l'étude apportent de nouvelles informations pour analyser la fonction de V0 dans des organismes multicellulaires pour lesquels la function catalytique de la V-ATPase est essentielle à la survie.Résumé pour le large publicLe transport de protéines et de membranes est important pour maintenir la fonction des organelles dans la cellule. Il s'excerce au niveau des vesicules. La fusion membranaire est un processus élémentaire de ce transport. Pour fusionner deux membranes, il faut la coordination de deux activités: le rapprochement et la déstabiiization des deux membranes. La collaboration d'un ensemble de proteins conservés chez les eukaryotes, est nécessaire pour catalyser ces activités. Les proteins SNAREs sont les protagonistes principaux dans la fusion membranaire. Néanmoins, d'autres protéines, comme des Rab-GTPases et des chaperonnes, sont nécessaires pour permettre ce phénomène de fusion. Toutes ces protéines sont temporairement associées avec les SNAREs et leur fonction dans la fusion membranaire est souvent directement liée à leur activité dans cette association. Le secteur transmembranaire V0 de la V-ATPase rnteragit avec des SNAREs et est essentiel pour la fusion dans une variété de systèmes modèles comme la mouche, la souris et la levure. Le secteur V0 est composé de six protéines différentes. Avec te secteur Va, qui réside dans le cytosol, il forme la V-ATPase dont la fonction principale est l'acidification des organelles par translocation des protons à travers la membrane par un mécanisme ressemblant à celui d'une pompe. V0joue un role dans la fusion membranaire, indépendamment de son activité catalytique liée au pompage des protons, et ce rôle est encore largement méconnu à ce jour. Le but de ma thèse était de mieux comprendre l'implication de V0 dans ce contexte.Pour étudier des activités liées à la V-ATPase, la levure est un excellent modèle d'étude car elle survie à une inactivation de l'enzyme alors que le meme traitement serait léthal pour des organismes multicellulaires. Dans ma thèse j'ai utilisé la fusion homotypique de la vacuole de levure comme système modèle pour étudier le rôle de V0 dans la fusion. J'ai muté des gènes qui encodent des sous- unités de V0 et les ai introduit dans des souches privées des gènes respectifs. Dans les librairies de souches portant différentes versions de ces gènes j'ai cherché des clones exprimant une V-ATPase intacte et fonctionnelle mais qui possèdent une vacuole fragmentée. Le plus souvent, une vacuole fragmentée indique un défaut dans la fusion vacuolaire. Dans les trois types de protéolipides qui composent un cylindre dans le secteur V0, j'ai trouvé des clones avec une vacuole fragmentée. Après avoir isolé les mutations responsable de ce type de morphologie vacuolaire, j'ai isolé les vacuoles de ces clones pour étudier leur activités dans différentes étapes de la fusion vacuolaire. Les résultats de ces analyses mettent en évidence une implication de V0 dans plusieurs étapes de la fusion vacuolaire. Certaines mutations sélectionnées dans mon étude inhibent une étape précoce de la fusion qui inclue la dissociation des complexes SNARE, tandis que d'autres mutations inhibent une étape tardive du processus de fusion qui inclue la transmission d'une force disruptive dans la membrane.AbstractThe membrane-integral V0 sector of the vacuolar H+-ATPase (V-ATPase) interacts with SNARE proteins. V0 stimulates fusion between yeast vacuoles (lysosomes) (Peters et al., 2001b), secretion of neurotransmitters and insulin (Hiesinger et al., 2005a, Sun-Wada et al., 2006a), phagosome-lysosome fusion (Peri and Nusslein-Volhard, 2008) and secretion of multivesicular bodies (Liegeois et al., 2006b) by a yet unknown mechanism. In my thesis, I identified sites in V0 subunits that are involved in yeast vacuole fusion but dispensable for the proton pumping by the V-ATPase. I randomly mutagenized V0 subunits and screened in vivo for mutant alleles that support proton pumping but cause fragmented vacuoles, a phenotype indicative of a fusion defect. Mutant vacuoles were isolated and analyzed in a cell-free system, allowing assay of key events in fusion, such as trans-SNARE pairing, lipid transition and fusion pore opening (Reese et al., 2005b).Mutants with selective fusion defects were found in several V0 subunits. In the proteolipids c, c' and c", critical mutations are concentated in the cytosolic half of the transmembrane domains. These mutations rendered the V-ATPase holoenzyme more stable and modulated V0-SNARE associations. In vacuole fusion critical proteolipid mutations permitted trans-SNARE pairing but impeded the induction of lipid flow between the membranes. Deletion of subunit d, by contrast, influenced early stages of fusion that precede trans-SNARE pairing. My results show that V0 acts in several steps of the fusion process and that its function is intimately connected to the SNARE system. They genetically separate the proton pump and fusion activities of V0 and identify numerous critical residues. Given the high sequence conservation of proteolipids in eukaryotic life, the identified mutations may be helpful in analyzing the fusion function of V0 also in mammalian cells, where V- ATPase pump function is essential for survival.

Thérapie cellulaire en cardiologie: bilan des premiers essais cliniques randomisés [Cell therapies in cardiology: results from the first randomized clinical trials]

Following acute myocardial infarction, necrotic cardiac tissue is replaced by scar leading to ventricular remodeling and pump failure. Transplantation of autologous bone marrow-derived cells into the heart, early post-infarct, aims to prevent ventricular remodeling. This strategy has been evaluated in four controlled, randomized clinical trials, which provided mixed results. A transient improvement in ventricular function was observed in one trial, and a modest improvement (the duration of which remains to be determined) in an additional trial, whereas two trials showed negative results. A modest benefit of bone marrow cell transplantation was also observed in patients with chronic ischemic heart disease. Despite mixed results reported so far, cell therapy of heart disease still is in its infancy and has considerable room for improvement.

Superior venous drainage in the "LifeBox": a portable extracorporeal oxygenator with a self-expanding venous cannula.

BACKGROUND: In an experimental setting, the performance of the LifeBox, a new portable extracorporeal membrane oxygenator (ECMO) system suitable for patient transport, is presented. Standard rectilinear percutaneous cannulae are normally employed for this purpose, but have limited flow and pressure delivery due to their rigid structure. Therefore, we aimed to determine the potential for flow increase by using self-expanding venous cannulae. METHODS: Veno-arterial bypass was established in three pigs (40.6+/-5.1 kg). The venous line of the cardiopulmonary bypass was established by cannulation of the external jugular vein. The arterial side of the circulation was secured by cannulation of the common carotid artery. Two different venous cannulae (SmartCanula 18/36F 430mm and Biomedicus 19F) were examined for their functional integrity when used in conjunction with the centrifugal pump (500-3000 RPM) of the LifeBox system. RESULTS: At 1500, 2000, 2500, and 3000 RPM, the blood flow increased steadily for each cannula, but remained higher in the self-expanding cannula. That is, the 19F rectilinear cannula achieved a blood flow of 0.93+/-0.14, 1.47+/-0.37, 1.9+/-0.68, and 1.5+/-0.9 l/min, respectively, and the 18/36F self-expanding cannula achieved 1.1+/-0.1, 1.9+/-0.33, 2.8+/-0.39 and 3.66+/-0.52 l/min. However, when tested for venous line pressure, the standard venous cannula achieved -29+/-10.7mmHg while the self-expanding cannula achieved -13.6 +/-4.3mmHg at 1500 RMP. As the RPM increased from 2500 to 3000, the venous line pressure accounted for -141.9+/-20 and -98+/-7.3mmHg for the 19F rectilinear cannula and -30.6+/-6.4 and -45+/-11.6mmHg for the self-expanding cannula. CONCLUSION: The self-expanding cannula exhibited superior venous drainage ability when compared to the performance of the standard rectilinear cannula with the use of the LifeBox. The flow rate achieved was approximately 40% greater than the standard drainage device, with a maximal pump flow recorded at 4.3l/min.

Esophageal and pharyngeal strictures: report on 1,862 endoscopic dilatations using the Savary-Gilliard technique

Treatment of symptomatic pharyngeal and esophageal strictures requires endoscopic dilatation. The Savary-Gilliard bougienage was developed by our department and has been used since 1980 for this purpose. We report our experience using this technique. The records of patients seen from January 1, 1963 to December 31, 2005, who had pharyngeal and esophageal strictures needing dilatation, were reviewed. The prevalence of different etiologies, and the incidence of complications using the Savary-Gilliard dilators were assessed. Efficiency of dilatation was assessed over a 17-year segment of this period, using number of dilatations and time intervals between dilatations until resolution of symptoms as outcome measures. Of the 2,652 pharyngeal and esophageal strictures reviewed, 90% were of organic origin (45% benign and 55% malignant stenoses), and 10% were of functional etiology. The most common etiologies were peptic strictures before the era of proton pump inhibitors, and postoperative anastomotic strictures thereafter. A total of 1,862 dilatations using the Savary-Gilliard technique were analyzed. Complication and mortality rates were 0.18 and 0.09% for benign and 4.58 and 0.81% for malignant etiologies, respectively. The number of dilatations per stricture and the time interval between different sessions were dependent on the type of strictures, varying from 1 to 23 dilatations and 7 days to 16 years, respectively. Pharyngeal and esophageal dilatations using the Savary-Gilliard technique were safe when used together with fluoroscopy. Overall, the efficiency of the dilatation procedure was good, but some types of strictures (e.g., caustic, post-surgical and/or post radiotherapy) were refractory to treatment and required repeated dilatations.

Escherichia coli RuvBL268S: a mutant RuvB protein that exhibits wild-type activities in vitro but confers a UV-sensitive ruv phenotype in vivo.

The RuvABC proteins of Escherichia coli process recombination intermediates during genetic recombination and DNA repair. RuvA and RuvB promote branch migration of Holliday junctions, a process that extends heteroduplex DNA. Together with RuvC, they form a RuvABC complex capable of Holliday junction resolution. Branch migration by RuvAB is mediated by RuvB, a hexameric ring protein that acts as an ATP-driven molecular pump. To gain insight into the mechanism of branch migration, random mutations were introduced into the ruvB gene by PCR and a collection of mutant alleles were obtained. Mutation of leucine 268 to serine resulted in a severe UV-sensitive phenotype, characteristic of a ruv defect. Here, we report a biochemical analysis of the mutant protein RuvBL268S. Unexpectedly, the purified protein is fully active in vitro with regard to its ATPase, DNA binding and DNA unwinding activities. It also promotes efficient branch migration in combination with RuvA, and forms functional RuvABC-Holliday junction resolvase complexes. These results indicate that RuvB may perform some additional, and as yet undefined, function that is necessary for cell survival after UV-irradiation.