Pädagogische Metadaten im E-Learning. Allgemeine Problemfelder und exemplarische Fragestellungenam Beispiel der Virtuellen Fachhochschule

Mit dem Einsatz der neuen Medien, insbesondere des Internet, im Bereich des Lehrens und Lernens werden – auch nach dem Abklingen der ersten Euphorie – hohe Erwartungen verbunden. Dabei spielen neue, pädagogisch interessante Nutzungsmöglichkeiten, aber auch wirtschaftliche Interessen eine wesentliche Rolle. Die damit verbundenen Fragen (z.B. nach der Sicherung von Qualität und Gewährleistung von Rentabilität) führen zu einem steigenden Interesse an Metadaten zur Beschreibung von telematischen Lehr-/Lernmaterialien (zum Begriff „telematisch“ vgl. Zimmer, 1997, S. 111). Der folgende Beitrag befasst sich mit Erwartungen und Schwierigkeiten bei der Entwicklung und dem Einsatz pädagogischer Metadaten. Im Anschluss an eine kurze allgemeine Darstellung der Funktion von Metadaten wird unter Rückgriff auf Vorschläge verschiedener Gremien zur Bestimmung pädagogischer Metadaten gezeigt, welche Probleme bei deren Findung, Benennung und Implementierung auftreten: So stellen sich z.B. Fragen nach der interkulturellen Übertragbarkeit, nach den unterschiedlichen Perspektiven von Contentanbietern und Lernenden sowie auch die grundsätzliche Frage nach der Möglichkeit der Standardisierung pädagogischer Kategorien. Anhand des Praxisbeispiels der Virtuellen Fachhochschule für Technik, Informatik und Wirtschaft werden projekttypische Entwicklungsstufen von (pädagogischen) Metadaten dargestellt. Vorschläge zur Lösung der beschriebenen Probleme und ein Ausblick mit Forschungsfragen schließen den Beitrag ab.(DIPF/Orig.)

Erfahrungen mit didaktischen Konzepten virtueller Lehre. Virtueller Weiterbildungsstudiengang Wirtschaftsinformatik (VAWi)

Im folgenden Beitrag werden anhand von zwei Kursen aus dem „Virtuellen Weiterbildungsstudiengang Wirtschaftsinformatik“ (VAWi) Erfolgsfaktoren didaktischer Konzepte analysiert. Ausgehend von der allgemeinen didaktischen Konzeption des internetbasierten Masterstudiengangs VAWi wird beschrieben, wie die Kurse „Lerntechnologien“ und „Qualität und Evaluation in der Bildung“ didaktisch konzipiert und umgesetzt werden und welche Erfahrungen mit dem Kurs gemacht wurden. Der Beitrag schließt damit, aus den gesammelten Erfahrungen allgemeingültige Erfolgsfaktoren für die didaktische Gestaltung virtueller Lehre zu identifizieren.(DIPF/Orig.)

Vom Seminar zur Lerneinheit – und zurück. Der abgestimmte Prozess zur Konzeption und Produktion von interaktiven Lernmaterialien als nachhaltige Erweiterung des Studienangebots an Hochschulen

Im Rahmen des BMBF-Leitprojektes „Virtuelle Fachhochschule“ werden in einem interdisziplinären Team an der TFH Berlin 12 Online-Studienmodule für die Bachelor-Studiengänge Medieninformatik und Wirtschaftsingenieurwesen produziert. Unter der Leitung langjährig in der Lehre erfahrener Professorinnen und Professoren wurden mediendidaktisch anspruchsvolle Online-Kurse entwickelt. Das didaktische Design war neben der Produktentwicklung konsequent auf die Entwicklung eines effizienten Produktionsprozesses für multimediales Lernmaterial ausgerichtet. Das Online-Lernmaterial ist so modular aufgebaut, dass Teile daraus in die Präsenzlehre integrierbar sind. Der mehrstufige, abgestimmte Produktionsprozess kann für die kostengünstige Erstellung von Online-Material in anderen Fächern genutzt werden. Das Verfahren ist darüber hinaus erweiterbar. Diese Entwicklung leistet einen Beitrag zur nachhaltigen Integration von Online- Lehr- und Lernangeboten im Hochschulbereich.(DIPF/Orig.)

VirRAD: A New Paradigm for Technology Enhanced Learning

In most e-learning scenarios, communication and on-line collaboration is seen as an add-on feature to resource based learning. This paper will endeavour to present a pedagogical framework for inverting this view and putting communities of practice as the basic paradigm for e-learning. It will present an approach currently being used in the development of a virtual Radiopharmacy community, called VirRAD, and will discuss how theory can lead to an instructional design approach to support technologically enhanced learning.(DIPF/Orig.)

Le gyrus temporal supérieur est-il véritablement impliqué dans l'exagération des douleurs passées ?

Résumé : INTRODUCTION : Le rappel de douleurs passées est souvent inexact. Ce phénomène, connu sous le nom de biais mnémonique, pourrait être lié au développement de certaines douleurs chroniques. Dans une étude précédente, notre laboratoire a montré, grâce à l’électroencéphalographie, que l’activité du gyrus temporal supérieur (GTS) était positivement corrélée à l’exagération des rappels douloureux. L’objectif de cette étude était de confirmer si l’activité cérébrale du GTS est impliquée causalement dans le phénomène du biais mnémonique. MÉTHODES : Dans cette étude randomisée à double insu, la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) fut utilisée pour perturber temporairement l’activité du GTS (paradigme de lésion virtuelle). Les participants étaient assignés aléatoirement au groupe contrôle (TMS simulée, n = 21) ou au groupe expérimental (TMS réelle, n = 21). L’intensité et l’aspect désagréable de la douleur ont été évalués grâce à des échelles visuelles analogues (ÉVA; 0 à 10) immédiatement après l’événement douloureux (stimulations électriques du nerf sural droit) et au rappel, 2 mois plus tard. L’exactitude du rappel douloureux fut calculée en soustrayant l’ÉVA au rappel de l’ÉVA initiale. RÉSULTATS : Le biais mnémonique de l’intensité de la douleur était similaire dans les deux groupes (contrôle = -0,3, expérimental = 0,0; p = 0,83) alors que le biais mnémonique de l’aspect désagréable de la douleur était significativement inférieur dans le groupe expérimental (contrôle = 1.0, expérimental = -0,4; p < 0,05). CONCLUSION : Nos résultats suggèrent que le GTS affecte spécifiquement nos souvenirs liés à l’aspect motivo-affectif de la douleur. Étant donné le lien entre l’exagération des souvenirs douloureux et la persistance de la douleur, l’inhibition du GTS pourrait être une avenue intéressante pour prévenir le développement de douleur chronique.

Expertise sportive et entraînement perceptivo-cognitif de l’athlète

Pour être performant au plus haut niveau, les athlètes doivent posséder une capacité perceptivo-cognitive supérieure à la moyenne. Cette faculté, reflétée sur le terrain par la vision et l’intelligence de jeu des sportifs, permet d’extraire l’information clé de la scène visuelle. La science du sport a depuis longtemps observé l’expertise perceptivo-cognitive au sein de l’environnement sportif propre aux athlètes. Récemment, des études ont rapporté que l’expertise pouvait également se refléter hors de ce contexte, lors d’activités du quotidien par exemple. De plus, les récentes théories entourant la capacité plastique du cerveau ont amené les chercheurs à développer des outils pour entraîner les capacités perceptivo-cognitives des athlètes afin de les rendre plus performants sur le terrain. Ces méthodes sont la plupart du temps contextuelles à la discipline visée. Cependant, un nouvel outil d’entraînement perceptivo-cognitif, nommé 3-Dimensional Multiple Object Tracking (3D-MOT) et dénué de contexte sportif, a récemment vu le jour et a fait l’objet de nos recherches. Un de nos objectifs visait à mettre en évidence l’expertise perceptivo-cognitive spécifique et non-spécifique chez des athlètes lors d’une même étude. Nous avons évalué la perception du mouvement biologique chez des joueurs de soccer et des non-athlètes dans une salle de réalité virtuelle. Les sportifs étaient systématiquement plus performants en termes d’efficacité et de temps de réaction que les novices pour discriminer la direction du mouvement biologique lors d’un exercice spécifique de soccer (tir) mais également lors d’une action issue du quotidien (marche). Ces résultats signifient que les athlètes possèdent une meilleure capacité à percevoir les mouvements biologiques humains effectués par les autres. La pratique du soccer semble donc conférer un avantage fondamental qui va au-delà des fonctions spécifiques à la pratique d’un sport. Ces découvertes sont à mettre en parallèle avec la performance exceptionnelle des athlètes dans le traitement de scènes visuelles dynamiques et également dénuées de contexte sportif. Des joueurs de soccer ont surpassé des novices dans le test de 3D-MOT qui consiste à suivre des cibles en mouvement et stimule les capacités perceptivo-cognitives. Leur vitesse de suivi visuel ainsi que leur faculté d’apprentissage étaient supérieures. Ces résultats confirmaient des données obtenues précédemment chez des sportifs. Le 3D-MOT est un test de poursuite attentionnelle qui stimule le traitement actif de l’information visuelle dynamique. En particulier, l’attention sélective, dynamique et soutenue ainsi que la mémoire de travail. Cet outil peut être utilisé pour entraîner les fonctions perceptivo-cognitives des athlètes. Des joueurs de soccer entraînés au 3D-MOT durant 30 sessions ont montré une amélioration de la prise de décision dans les passes de 15% sur le terrain comparés à des joueurs de groupes contrôles. Ces données démontrent pour la première fois un transfert perceptivo-cognitif du laboratoire au terrain suivant un entraînement perceptivo-cognitif non-contextuel au sport de l’athlète ciblé. Nos recherches aident à comprendre l’expertise des athlètes par l’approche spécifique et non-spécifique et présentent également les outils d’entraînements perceptivo-cognitifs, en particulier le 3D-MOT, pour améliorer la performance dans le sport de haut-niveau.

Embolisation of Vertebral Artery Damaged Following Cervical Disc Removal

Introduction: The incidence of vertebral artery (VA) injury during cervical spine surgery is rare. Even though tamponade is effective in many cases, early consultation of an endovascular team is recommended if bleeding cannot be controlled. We report a case of emergent endovascular embolisation of left VA due to iatrogenic injury during anterior cervical disc removal and fusion. Case: A 47-year-old woman was admitted to our emergency department with serious arterial bleeding from the neck only hours after undergoing anterior cervical disc removal and fusion surgery. She was intubated and mechanically ventilated, however hemorrhage could not be successfully controlled by packing with surgical hemostatic agents. Cranial computed tomography, computed tomography of the cervical spine and CT angiography confirmed the suspected diagnosis of injury to the VA. Emergent endovascular embolisation successfully stopped the bleeding. Occlusion of the vessel was achieved by vascular plugging. The patient was discharged from our hospital 14 days after the intervention, receiving a revision surgery of the cervical spine on the day of embolisation. At the date of discharge she presented without any focal neurological deficit. Conclusion: Pre-operative radiographic imaging of the cervical spine should be used routinely to identify anatomic abnormalities of the vertebral arteries. Endovascular embolisation appears to be effective in treating acute iatrogenic dissection of the vertebral arteries.

Genetic variation of temperature-regulated curd induction in cauliflower: elucidation of floral transition by genome-wide association mapping and gene expression analysis

Cauliflower (Brassica oleracea var. botrytis) is a vernalization-responsive crop. High ambient temperatures delay harvest time. The elucidation of the genetic regulation of floral transition is highly interesting for a precise harvest scheduling and to ensure stable market supply. This study aims at genetic dissection of temperature-dependent curd induction in cauliflower by genome-wide association studies and gene expression analysis. To assess temperature dependent curd induction, two greenhouse trials under distinct temperature regimes were conducted on a diversity panel consisting of 111 cauliflower commercial parent lines, genotyped with 14,385 SNPs. Broad phenotypic variation and high heritability (0.93) were observed for temperature-related curd induction within the cauliflower population. GWA mapping identified a total of 18 QTL localized on chromosomes O1, O2, O3, O4, O6, O8, and O9 for curding time under two distinct temperature regimes. Among those, several QTL are localized within regions of promising candidate flowering genes. Inferring population structure and genetic relatedness among the diversity set assigned three main genetic clusters. Linkage disequilibrium (LD) patterns estimated global LD extent of r(2) = 0.06 and a maximum physical distance of 400 kb for genetic linkage. Transcriptional profiling of flowering genes FLOWERING LOCUS C (BoFLC) and VERNALIZATION 2 (BoVRN2) was performed, showing increased expression levels of BoVRN2 in genotypes with faster curding. However, functional relevance of BoVRN2 and BoFLC2 could not consistently be supported, which probably suggests to act facultative and/or might evidence for BoVRN2/BoFLC-independent mechanisms in temperature regulated floral transition in cauliflower. Genetic insights in temperature-regulated curd induction can underpin genetically informed phenology models and benefit molecular breeding strategies toward the development of thermo-tolerant cultivars.

Digitaler Campus: Vom Medienprojekt zum nachhaltigen Medieneinsatz in der Hochschule

Mit den zunehmend verfügbaren Erkenntnissen aus einer Vielzahl von Projekten und Aktivitäten an Hochschulen geht es heute vorrangig nicht mehr um die Erprobung „neuer“ Ansätze mediengestützten Lernens, sondern um die (Weiter-) Entwicklung von Strukturen und Prozessen, um bestehende Ansätze auf der Basis solcher Erkenntnisse konsequent zu erweitern und die aufgezeigten Potenziale digitaler Medien in der Lehre gezielt zu nutzen. Zentrale Aufgaben werden die Umsetzung von Konzepten des Medieneinsatzes in der alltäglichen Lehre und deren dauerhafte Integration in den Hochschulalltag, in Studienrichtungen und Studiengänge. Dieser Band gibt einen Einblick in aktuelle Bemühungen an Hochschulen, diese Prozesse der Hochschulentwicklung mit und durch Medien zu gestalten. Er beinhaltet die Vorträge der GMW03 – Conference on Media in Higher Education, der 8. Jahrestagung der Gesellschaft für Medien in der Wissenschaft e.V., die vom 16.-19. September 2003 an der Universität Duisburg-Essen stattgefunden hat. (DIPF/Orig.)

Strategisches Management von virtuellen Hochschulen. Positionierung auf dem Bildungsmarkt

Die Euphorie über die Zukunft virtueller Hochschulen trägt den realen Gegebenheiten nicht Rechnung. Der erhoffte Wandel virtueller Hochschulprojekte von technologieorientierten Informatikprojekten zu marktorientierten Bildungdienstleistern ist bislang ausgeblieben. Dieser Zusammenhang erfordert eine systematische Analyse der strategischen Positionierungen von Präsenz- und Fernhochschulen und von virtuellen Hochschulprojekten. Ausgehend von den Überlegungen des Wettbewerbskonzepts von M. E. Porter und der Systemtriade von B. R. Clark werden die strategischen Differenzen zwischen den Akteuren der Hochschullehre (Ministerien, Rektoraten und Professoren) und den virtuellen Hochschulprojekten aufgearbeitet. Diese Überlegungen basieren auf einer umfangreichen empirischen Erhebung der strategischen Positionierung deutscher Hochschulen und ihrer Bewertung des Nutzenpotenzials virtueller Hochschullehre. Aufgrund der Ergebnisse dieser empirischen Erhebungen werden Gestaltungsempfehlungen zur strategischen Positionierung virtueller Hochschulen entwickelt. Die Integration virtueller Lehre in die Hochschulen ist an folgende Prämissen geknüpft: Für eine nachhaltige Integration virtueller Hochschulprojekte in die Hochschulen muss die strategische Relevanz virtueller Hochschullehre in den Zielen und Strategien der Hochschulen verankert sein. Die Finanzierung virtueller Hochschulprojekte sollte durch die Steuerungslogik der „State Authority“ oder des „Market“ organisiert sein. Eine ausschließliche Finanzierung innerhalb der Steuerungslogik der „Academic Oligarchy“ ist kontraproduktiv für eine nachhaltige Integration. Zwischen den Ministerien und den Hochschulen besteht eine strategische Differenz in der Einschätzung der zukünftigen Relevanz von Fernstudiengängen und der Bedeutung von Effizienz und Wirtschaftlichkeit in der Hochschullehre. Unter den gegebenen Rahmendingungen sollten virtuelle Hochschulprojekte eine Differenzierungs- und/oder Nischenstrategie wählen. (DIPF/Orig.)

Molecular mechanisms involved in cell response to mechanical forces

New devices were designed to generate a localized mechanical vibration of flexible gels where human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were cultured. The stimulation setups were able to apply relatively large strains (30%~50%) at high temporal frequencies (140~207 Hz) in a localized subcellular region. One of the advantages of this technique was to be less invasive to the innate cellular functions because there was no direct contact between the stimulating probe and the cell body. A mechanical vibration induced by the device in the substrate gel where cells were seeded could mainly cause global calcium responses of the cells. This global response was initiated by the influx of calcium across the stretch-activated channels in the plasma membrane. The subsequent production of inositol triphosphate (IP3) via phospholipase C (PLC) activation triggered the calcium release from the endoplasmic reticulum (ER) to cause a global intracellular calcium fluctuation over the whole cell body. This global calcium response was also shown to depend on actomyosin contractility and F-actin integrity, probably controlling the membrane stretch-activated channels. The localized nature of the stimulation is one of the most important features of these new designs as it allowed the observation of the calcium signaling propagation by ER calcium release. The next step was to focus on the calcium influx, more specifically the TRPM7 channels. As TRPM7 expression may modulate cell adhesion, an adhesion assay was developed and tested on HUVECs seeded on gel substrates with different treatments: normal treatment on gels showed highest attachment rate, followed by the partially treated gels (only 5% of usual fibronectin amount) and untreated gels, with the lowest attachment rate. The trend of the attachment rates correlated to the magnitude of the calcium signaling observed after mechanical stimulation. TRPM7 expression inhibition by siRNA caused an increased attachment rate when compared to both control and non-targeting siRNA-treated cells, but resulted in an actual weaker response in terms of calcium signaling. It suggests that TRPM7 channels are indeed important for the calcium signaling in response to mechanical stimulation. A complementary study was also conducted consisting in the mechanical stimulation of a dissected Drosophila embryo. Although ionomycin treatment showed calcium influx in the tissue, the mechanical stimulation delivered as a vertical vibration did not elicited calcium signaling in response. One possible reason is the dissection procedure causing desensitization of the tissue due to the scrapings and manipulations to open the embryo.

Development of dendritic cells in the intestine

The intestinal tract is exposed to a large variety of antigens such as food proteins, commensal bacteria and pathogens and contains one of the largest arms of the immune system. The intestinal immune system has to discriminate between harmless and harmful antigens, inducing tolerance to harmless antigens and active immunity towards pathogens and other harmful materials. Dendritic cells (DC) in the mucosal lamina propria (LP) are central to this process, as they sample bacteria from the local environment and constitutively migrate to the draining mesenteric lymph nodes (MLN), where they present antigen to naïve T cells in order to direct an appropriate immune response. Despite their crucial role, understanding the function and phenotype of LP DC has been hampered by the fact that they share phenotypic markers with macrophages (mφ), which are the dominant population of mononuclear phagocyte (MP) in the LP. Recent work in our own and other laboratories has established gating strategies and phenotyping panels that allow precise discrimination between intestinal DC and mφ using the mφ specific markers CD64 and F4/80. In this way four bona fide DC subsets with distinct functions have been identified in adult LP based on their expression of CD11b and CD103 and a major aim of my project was to understand how these subsets might develop in the neonatal intestine. At the beginning of my PhD, the laboratory had used these new methods to show that signal regulatory protein α (SIRPα), an inhibitory receptor expressed by myeloid cells, was expressed by mφ and most DC in the intestine, except for those expressing CD103 alone. In addition, mice carrying a non-signalling mutation in SIRPα (SIRPα mt) had a selective reduction in CD103+CD11b+ DC, a subset which is unique to the intestinal LP. This was the basis for the initial experiments of my project, described in Chapter 3, where I investigated if the phenotype in SIRPα mt mice was intrinsic to haematopoietic cells or not. To explore this, I generated bone marrow (BM) chimeric mice by reconstituting irradiated WT mice with SIRPα mt BM, or SIRPα mt animals with WT BM. These experiments suggested that the defect in CD103+CD11b+ DC was not replicated in DC derived from BM of SIRPα origin. However as this seemed inconsistent with other data, I considered the possibility that 18 the phenotype may have been lost with age, as the BM chimeric mice were considerably older than those used in the original studies of SIRPα function. However a comparison of DC subsets in the intestine of WT and SIRPα mt mice as they aged provided no conclusive evidence to support this idea. As these experiments did show age-dependent effects on DC subsets, in Chapter 4, I went on to investigate how the DC populations appeared in the intestine and other tissues in the neonatal period. These experiments showed there were few CD103+CD11b+ DC present in the LP and migratory DC compartment of the MLN in the neonate and that as this population gradually increased in proportion with age, there was a reciprocal decrease in the relative proportion of CD103-CD11b+ DC. Interestingly, most of the changes in DC numbers in the intestine were found during the second or third week of life when the weaning process began. To validate my findings that there were few CD103+CD11b+ DC in the neonate and that this was not merely an absence of CD103 upregulation, I examined the expression of CD101 and Trem-1, markers that other work in the laboratory had suggested were specific to the CD103+CD11b+ DC lineage. My work showed that CD101 and Trem-1 were co- expressed by most CD103+CD11b+ DC in small intestine (SI) LP, as well as a small subset of CD103-CD11b+ DC in this tissue. Interestingly, Trem-1 was highly specific to the SI LP and migratory DC in the MLN, but absent from the colon and other tissues. CD101 expression was also only found on CD11b+ DC, but showed a less restricted pattern of distribution, being found in several tissues as well as the SI LP. The relative timing of their development suggested there might be a relationship between CD103+CD11b+ and CD103-CD11b+ DC and this was supported by microarray analysis. I hypothesised that the CD103-CD11b+ DC that co-expressed CD101 and Trem-1 may be the cells that developed into CD103+CD11b+ DC. To investigate this I analysed how CD101 and Trem-1 expression changed with age amongst the DC subsets in SI LP, colonic LP (CLP) and MLN. The proportion of CD101+Trem-1+ cells increased amongst CD103+CD11b+ DC in the SI LP and MLN with age, while amongst CD103+CD11b+ DC in the CLP this decreased. This was not the same in CD103-CD11b+ DC, where CD101 and Trem-1 expression was more varied with age in all tissues. CD101 and Trem-1 were not expressed to any great extent on CD103+CD11b- or CD103-CD11b- DC. The phenotypic development of the 19 intestinal DC subsets was paralleled by the gradual upregulation of CD103 expression, while the production of retinoic acid (RA), as assessed by the AldefluorTM assay, was low early in life and did not attain adult levels until after weaning. Thus DC in the neonatal intestine take some time to acquire the adult pattern of phenotypic subsets and are functionally immature compared with their adult counterparts. In Chapter 5, I used CD101 and Trem-1 to explore the ontogeny of intestinal DC subsets in CCR2-/- and SIRPα mt mice, both of which have selective defects in one particular group of DC. The selective defect seen amongst CD103+CD11b+ DC in adult SIRPα mt mice was more profound in mice at D7 and D14 of age, indicating that it may be intrinsic to this population and not highly dependent on environmental factors that change after birth. The expression of CD101 and Trem-1 by both CD103+CD11b+ and CD103-CD11b+ DC was reduced in SIRPα mt mice, again indicating that this entire lineage was affected by the lack of SIRPα signalling. However there was also a generalised defect in the numbers of all DC subsets in many tissues from early in life, suggesting there was compromised development, recruitment or survival of DC in the absence of SIRPα signalling. In contrast to the findings in SIRPα mt mice, more CD103+CD11b+ DC co-expressed CD101 and Trem-1 in CCR2-/- mice, while there were no differences in the expression of these molecules amongst CD103-CD11b+ DC. This may suggest that CCR2+ CD103-CD11b+ DC are not the cells that express CD101 and Trem-1 that are predicted to be the direct precursors of CD103+CD11b+ DC. I also examined the expression of DC growth factor receptors on DC subsets from mice of different ages, but no clear age or subset- related patterns of the expression of mRNA for Csf2ra, Irf4, Tgfbr1 and Rara could be observed. Next, I investigated whether Trem-1 played any role in DC development. Preliminary experiments in Trem-1-/- mice show no differences between any of the DC subsets, nor were there any selective effects on individual subsets when DC development from Trem-1-/- KO and WT BM was compared in competitive chimeras. However these experiments were difficult to interpret due to viability problems and because I found an unexpected defect in the ability of Trem-1-/- BM to generate all DC, irrespective of whether they expressed Trem-1 or not. 20 The final experiments I carried out were to examine the role of the microbiota in driving the differentiation of intestinal DC subsets, based on the hypothesis that this could be one of the environmental factors that might influence events in the developing intestine. To this end I performed experiments in both antibiotic treated and germ free adult mice, both of which showed no significant phenotypic differences amongst any of the DC subsets. However the study of germ free mice was compromised by recent contamination of the colony and may not be the conclusive answer. Together the data in this thesis have shown that the population of CD103+CD11b+ DC, which is unique to the intestine, is not present at birth. These cells gradually increase in frequency over time and as this occurs there is a reciprocal decrease in the frequency of CD103-CD11b+ DC. Along with other results, this leads to the idea that there may be a linear developmental pathway from CD103-CD11b+ DC to CD103+CD11b+ DC that is driven by non-microbial factors that are located preferentially in the small intestine. My project indicates that markers such as CD101 and Trem-1 may assist the dissection of this process and highlights the importance of the neonatal period for these events.

Resposta imune à saliva de flebotomíneos (diptera: psychodidae) em indivíduos residentes em áreas urbana e periurbana no nordeste do brasil

Visceral leishmaniasis (VL) has a wide geographical distribution in tropical and subtropical areas of the planet, which is a protozoan parasite of the genus Leishmania. This pathogen is transmitted to the host through the sandflies bite, with its saliva, the immune response that leads to both. In the state of Rio Grande do Norte, 85% of the sand flies captured is Lutzomyia longipalpis, but the second most abundant, Lutzomyia evandroi, it deserves emphasis because its wide distribution and eclectic behavior. The exposure of people living in endemic areas for the insect vector VL greatly increases the chances of infection. This study aimed to evaluate aspects of the epidemiological profile of VL in endemic areas of human and nonendemic in the metropolitan area of Natal, as well as verify the abundance and seasonal fluctuations of sandflies species in two counties endemic for VL. Were collected in the municipalities of Nísia Floresta, Parnamirim, São Gonçalo do Amarante and Macaíba, of which groups of females were separated for further dissection of the salivary glands and identification of species. The blood samples used were from individuals of two Natal s districts where it has never been reported cases of VL and neighborhoods of Parnamirim applicants who present cases of VL. In the municipality of Nísia Floresta, the most abundant species was L. evandroi with 38.39%, followed by L. longipalpis with 36.22%, L. walkeri 19.67% L. lenti 3.81%, L. wellcomei 1.39% and L. whitmani 0.52%. Already in Parnamirim the proportions were L. walkeri with 73.15%, L. evandroi with 10.55%, L. wellcomei 7.63%, L. longipalpis 6.37%, L. whitmani 1.46%, L. sordellii 0.52%, L. intermedia 0.21 and L. shanonni 0.1%. In both municipalities was observed higher abundance of species distributed in the initial months of the year, as February and March. The study showed that no difference in exposure to the vector of VL among individuals from endemic and non endemic area for this disease. But there are differences in exposure between individuals of L. longipalpis and L. evandroi, confirming the great powers of the first vector. It was also characterized as predominant phenotype in the population of endemic areas who had negative serologic responses to antigens of Leishmania and result in negative Montenegro skin test (DTH), indicating that much of the population hasn t been bitten by infected insects

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

La loi applicable aux transferts de biens virtuels

Thèse réalisée en cotutelle avec l'université Paris1-Sorbonne