Analyse des données du Dispositif Cantonal d'Indication et de Suivi pour les personnes Toxicodépendantes (DCIST) : 2010-2012

Le Dispositif Cantonal d'Indication et de Suivi pour les personnes Toxicodépendantes (DCIST) est un outil central de la politique de prévention et de lutte contre la toxicodépendance dans le canton de Vaud a. Ses principaux objectifs sont : Améliorer l'adéquation entre l'offre de prestations et les besoins des usagers; Améliorer la coordination des prestations sociales et médicales en développant le travail en réseau, aussi bien dans la prise en charge de l'usager que dans son suivi et son maintien dans le réseau social et médical. Le DCIST a donc pour but de renforcer le rôle du canton de Vaud dans le pilotage et la planification des prestations dans le domaine de l'aide aux personnes dépendantes et s'adresse à toute personne toxicodépendante, avec ou sans problématique d'alcool associée, ayant un projet de prise en charge dans un établissement socio-éducatif (ESE). Le passage par ce dispositif est également un préalable nécessaire à l'octroi d'une garantie financière par le SPAS dans le cadre des séjours résidentiels.

Conditioned polarized Caco-2 cell monolayers allow to discriminate for the ability of gut-derived microorganisms to modulate permeability and antigen-induced basophil degranulation.

BACKGROUND: Food allergy is a common allergic disorder--especially in early childhood. The avoidance of the allergenic food is the only available method to prevent further reactions in sensitized patients. A better understanding of the immunologic mechanisms involved in this reaction would help to develop therapeutic approaches applicable to the prevention of food allergy. OBJECTIVE: To establish a multi-cell in vitro model of sensitized intestinal epithelium that mimics the intestinal epithelial barrier to study the capacity of probiotic microorganisms to modulate permeability, translocation and immunoreactivity of ovalbumin (OVA) used as a model antigen. METHODS: Polarized Caco-2 cell monolayers were conditioned by basolateral basophils and used to examine apical to basolateral transport of OVA by ELISA. Activation of basophils with translocated OVA was measured by beta-hexosaminidase release assay. This experimental setting was used to assess how microorganisms added apically affected these parameters. Basolateral secretion of cytokine/chemokines by polarized Caco-2 cell monolayers was analysed by ELISA. RESULTS: Basophils loaded with OVA-specific IgE responded to OVA in a dose-dependent manner. OVA transported across polarized Caco-2 cell monolayers was found to trigger basolateral basophil activation. Microorganisms including lactobacilli and Escherichia coli increased transepithelial electrical resistance while promoting OVA passage capable to trigger basophil activation. Non-inflammatory levels of IL-8 and thymic stromal lymphopoietin were produced basolaterally by Caco-2 cells exposed to microorganisms. CONCLUSION: The complex model designed in here is adequate to learn about the consequence of the interaction between microorganisms and epithelial cells vis-a-vis the barrier function and antigen translocation, two parameters essential to mucosal homeostasis. It can further serve as a direct tool to search for microorganisms with anti-allergic and anti-inflammatory properties.

Messenger RNA expression of transporter and ion channel genes in undifferentiated and differentiated Caco-2 cells compared to human intestines.

PURPOSE: The purpose of this work was to study the influence of cell differentiation on the mRNA expression of transporters and channels in Caco-2 cells and to assess Caco-2 cells as a model for carrier-mediated drug transport in the intestines. METHOD: Gene mRNA expression was measured using a custom-designed microarray chip with 750 deoxyoligonucleotide probes (70mers). Each oligomer was printed four times on poly-lysine-coated glass slides. Expression profiles were expressed as ratio values between fluorescence intensities of Cy3 and Cy5 dye-labeled cDNA derived from poly(A) + RNA samples of Caco-2 cells and total RNA of human intestines. RESULTS: Significant differences in the mRNA expression profile of transporters and channels were observed upon differentiation of Caco-2 cells from 5 days to 2 weeks in culture, including changes for MAT8, S-protein, and Nramp2. Comparing Caco-2 cells of different passage number revealed few changes in mRNAs except for GLUT3, which was down-regulated 2.4-fold within 13 passage numbers. Caco-2 cells had a similar expression profile when either cultured in flasks or on filters but differed more strongly from human small and large intestine, regardless of the differentiation state of Caco-2 cells. Expression of several genes highly transcribed in small or large intestines differed fourfold or more in Caco-2 cells. CONCLUSIONS: Although Caco-2 cells have proven a suitable model for studying carrier-mediated transport in human intestines, the expression of specific transporter and ion channel genes may differ substantially.

Analyse de facteurs déterminants de la substitution par des médicaments génériques en Suisse

Cadre de l'étude La part des dépenses de santé dans les budgets des pays occidentaux est importante et tend à croître depuis plusieurs décennies. Une des conséquences, notamment pour la Suisse, est une augmentation régulière des primes d'assurance maladie, dont l'impopularité incite les responsables politiques à trouver des stratégies de frein à la croissance des coûts de la santé. Les médicaments, qui contribuent notablement à l'augmentation de ces coûts, constituent l'une des cibles classiques d'interventions visant à une réduction des dépenses de santé. Le niveau de coûts des médicaments représente plus de 20% des dépenses de soins du domaine ambulatoire à la charge de l'assurance obligatoire des soins (AOS), soit une dépense annuelle de plus de 4 milliards de francs. Différentes mesures peuvent être utilisées par le gouvernement pour contenir cette facture à charge de la collectivité : baisse du prix des médicaments, limitation du nombre de produits remboursés par l'assurance de base et incitations à la concurrence sur les prix en autorisant les importations parallèles. Depuis que de plus en plus de brevets pour des médicaments sont arrivés à échéance, un autre angle d'attaque s'est concrétisé avec l'incitation à la prescription de médicaments génériques. Les génériques sont définis comme des produits thérapeutiques chimiquement identiques à des composés déjà utilisés, appelés médicaments originaux. En principe, une économie substantielle devrait pouvoir être réalisée sur les coûts totaux des médicaments si tous les génériques disponibles sur le marché étaient systématiquement prescrits par les professionnels et acceptés par les patients. Les résultats publiés par les caisses maladie et les offices fédéraux sont des estimations globales et les montants publiés par l'industrie pharmaceutique concernent l'ensemble du marché, incluant les médicaments utilisés dans les séjours hospitaliers, sont par ailleurs exprimés en prix de fabrique. De plus, aucune étude n'a tenu compte de la substituabilité des produits d'un point de vue pharmaceutique. L'objectif général de la thèse est d'évaluer aussi précisément que possible l'économie pouvant être encore réalisée dans le secteur ambulatoire en substituant aux médicaments originaux les produits génériques présents sur le marché et de caractériser plusieurs facteurs qui influencent la substitution générique. Pour cette étude, nous avons pu disposer de l'ensemble des factures pharmaceutiques de la caisse maladie CSS, pour tous ses assurés des cantons d'Argovie, du Tessin et de Vaud, soit plus de 169'000 assurés représentant les trois régions linguistiques de la Suisse. Les 1'341'197 prescriptions médicales qui ont été analysées concernent l'année 2003. C'est un moment critique dans l'histoire des génériques en Suisse, approprié pour établir un premier bilan après l'entrée en vigueur de la première mesure relative au droit de substituer octroyé en 2001 aux pharmaciens et, pour identifier idéalement les principaux déterminants de la substitution par les praticiens avant l'introduction de la quote-part différenciée en 2006. La présence d'un même principe actif n'est pas une condition suffisante pour permettre une substitution et pour ce travail des critères tenant compte des caractéristiques pharmaceutiques des produits ont été établis et appliqués pour valider la substituabilité des originaux par les génériques disponibles sur le marché. Ces critères concernent notamment le mode d'administration, le dosage et le nombre de doses dans l'emballage. L'étude a été réalisée selon deux approches, d'abord par une analyse descriptive sur l'ensemble de la population source pour estimer le marché des génériques et ensuite par une analyse statistique (régression logit multivariée) sur 173'212 prescriptions agrégées, qui concernent spécifiquement soit un générique soit un original substituable, pour caractériser les facteurs déterminants de la substitution générique. Résultats Dans l'ensemble de la population source, les génériques et les originaux substituables représentent 17,4% du marché en termes de coûts facturés, avec 3,4% de génériques et 14,0% d'originaux substituables ce qui correspond à un taux de substitution de 19,5%. En termes de dépenses, les substitutions génériques réalisées représentent une économie de 1,3% du total du marché étudié alors qu'il reste un potentiel notable d'économie par la substitution de 4,6%. Les taux de substitution sont très variables selon les cantons : 10,1% au Tessin, 29,0% pour le canton de Vaud et 35,8% pour Argovie. L'analyse univariée des 173'212 prescriptions de génériques ou d'originaux substituables, montre des taux de substitution plus élevés chez les patients jeunes et lorsqu'il y a d'importantes différences de prix entre les originaux et les génériques. Des taux de substitution peu élevés sont observés chez les patients les plus âgés et pour ceux qui ont des traitements médicamenteux complexes. Les patients ayant plus de 10 médicaments différents durant la même année, présentent une probabilité relative de substituer inférieure (-24%) par rapport aux patients ayant 6 à 10 médicaments différents dans l'année. Cependant, l'analyse multivariée montre que l'effet négatif sur le taux de substitution de l'âge combiné à la complexité des traitements n'excède pas 3%. Bien que le niveau de franchises et la participation financière à la quote-part soient liées à une augmentation de la prescription de génériques, leurs effets sont modérés pour les patients avec des franchises supérieures à 300 francs (effet marginal de 1%) et pour les patients qui n'ont pas atteint le plafond de participation (effet marginal de 2%). La différence de taux substitution entre les médecins hospitaliers et les spécialistes est diminuée de façon notable (effet marginal de -13%) et elle est cependant moins marquée avec les médecins généralistes (effet marginal de -3%). Les facteurs associés au marché ont une influence notable sur la substitution générique et des effets positifs sont observés avec l'augmentation de la taille du marché, du nombre de génériques pour un même original substituable et de l'économie relative entre l'original et le générique. Par contre, la diversification des formes galéniques et des tailles d'emballages au niveau de l'offre des médicaments originaux a des effets fortement négatifs sur la substitution générique (-7%). Le canton de domicile a aussi un impact notable sur la substitution et le canton du Tessin présente un taux plus bas (-26%) que le canton d'Argovie. Conclusion et perspectives Ce travail a montré qu'il y a encore un important potentiel d'économies à réaliser par la substitution générique, calculé à plus de 4% des dépenses pharmaceutiques prises en charge par l'AOS en ambulatoires. Une extrapolation à l'ensemble du marché suisse, qui doit être faite avec prudence, fait apparaître un potentiel d'économies de 127 millions pour les médicaments délivrés par les pharmacies en 2003. L'étude a mis en évidence un certain nombre de déterminants qui freinent la substitution générique, notamment la prescription par un médecin hospitalier. Sur ce point la prescription en DCI (dénomination commune internationale) pourrait favoriser la dispensation de génériques moins chers. Un taux de substitution plus faible est observé chez les patients âgés avec des traitements complexes. Ce constat peut être mis en relation avec la crainte d'avoir un traitement moins efficace ou moins bien supporté et les risques de confusion lors du passage d'un original substituable à un générique ou d'un générique à un autre générique. Sur ces éléments, l'indication claire et précise du nom de la substance, aussi bien sur les emballages des originaux substituables que sur ceux des génériques, pourrait rassurer les patients et diminuer les risques d'erreurs dans la prise des médicaments. Certaines précautions à prendre lors de la prescription de génériques sont reconnues, notamment pour les médicaments à faible marge thérapeutique, et des informations sur la bioéquivalence, régulièrement mises à jour et à disposition des professionnels, pourraient augmenter la confiance dans l'utilisation des génériques. Les industries pharmaceutiques préservent par différentes tactiques leurs parts de marché et notamment avec succès en introduisant de nouvelles formes galéniques juste avant l'expiration des brevets. Des directives complémentaires sur la fixation des prix pour le remboursement, en particulier l'introduction d'un prix de référence quelle que soit la forme galénique, pourraient diminuer l'effet de barrage des médicaments originaux. Les incitations économiques, telles que la franchise et les participations sont efficaces si l'on considère l'impact sur les taux de substitution. Leur effet global reste toutefois modeste et il serait nécessaire de mesurer concrètement l'impact de l'introduction en 2006 de la quote-part différenciée. Les différences de prix entre les originaux et les génériques exigées à 50% pour les gros marchés, c'est-à-dire de plus de 16 millions, devraient aussi avoir un impact qu'il serait opportun de mesurer.

La construcció del funcionari. Un estudi de cas : INSS Barcelona

El treballador públic és sotmès, des que comença la seva particular relació laboral, a un món fortament estructurat i amb una cultura, unes característiques i un tarannà propis i particulars. És en aquest procés que les forces socialitzadores del seu lloc de treball, juntament amb les del món exterior, el van formant com a treballador públic, fins al punt que es pot parlar del funcionari com d'una construcció. Això produeix una manera de veure i entendre el món laboral molt diferent de la que es té en l'empresa privada. Així, les aptituds, les actituds, les maneres de fer, les dèries i les manies només tenen sentit dins el seu entorn, que ell mateix comprèn com a totalment diferent. L'oposició com a ritual de pas, la socialització secundària, la percepció de l'alteritat, el qui és l'altre, el quan i el perquè, i els trets de la seva cultura - el temps, el treball, la normativa són algunes de les claus estudiades en aquest treball que ens ajuden a comprendre el perquè i el com d'aquesta construcció.

Analyse de la prise en charge médicale et de l'impact économique des patients ayant présentés des coûts extrêmes dans un hôpital universitaire [Analysis of the medical management and the economic impact of patients who have represented extreme costs at a university hospital]

Les coûts de traitement de certains patients s'avèrent extrêmement élevés, et peuvent faire soupçonner une prise en charge médicale inadéquate. Comme I'évolution du remboursement des prestations hospitalières passe à des forfaits par pathologie, il est essentiel de vérifier ce point, d'essayer de déterminer si ce type de patients peut être identifié à leur admission, et de s'assurer que leur devenir soit acceptable. Pour les années 1995 et 1997. les coûts de traitement dépassant de 6 déviations standard le coût moyen de la catégorie diagnostique APDRG ont été identifiés, et les dossiers des 50 patients dont les coûts variables étaient les plus élevés ont été analysés. Le nombre total de patients dont I'hospitalisation a entraîné des coûts extrêmes a passé de 391 en 1995 à 328 patients en 1997 (-16%). En ce qui concerne les 50 patients ayant entraîné les prises en charge les plus chères de manière absolue, les longs séjours dans de multiples services sont fréquents, mais 90% des patients sont sortis de l'hôpital en vie, et près de la moitié directement à domicile. Ils présentaient une variabilité importante de diagnostics et d'interventions, mais pas d'évidence de prise en charge inadéquate. En conclusion, les patients qualifiés de cas extrêmes sur un plan économique, ne le sont pas sur un plan strictement médical, et leur devenir est bon. Face à la pression qu'exercera le passage à un mode de financement par pathologie, les hôpitaux doivent mettre au point un système de revue interne de I'adéquation des prestations fournies basées sur des caractéristiques cliniques, s'ils veulent garantir des soins de qualité. et identifier les éventuelles prestations sous-optimales qu'ils pourraient être amenés à délivrer. [Auteurs] Treatment costs for some patients are extremely high and might let think that medical care could have been inadequate. As hospital financing systems move towards reimbursement by diagnostic groups, it is essential to assess whether inadequate care is provided, to try to identify these patients upon admission, and make sure that their outcome is good. For the years 1995 and 1997, treatment costs exceeding by 6 standard deviations the average cost of their APDRG category were identified, and the charts of the 50 patients with the highest variable costs were analyzed. The total number of patients with such extreme costs diminished from 391 in 1995 to 328 in 1997 (-16%). For the 50 most expensive patients, long stays in several services were frequent, but 90% of these patients left the hospital alive, and about half directly to their home. They presented an important variation in diagnoses and operations, but no evidence for inadequate care. Thus, patients qualified as extreme from an economic perspective cannot be qualified as such from a medical perspective, and their outcome is good. To face the pressure linked with the change in financing system, hospitals must develop an internal review system for assessing the adequacy of care, based on clinical characteristics, if they want to guarantee good quality of care and identify potentially inadequate practice.

Drainage of fluorescent liposomes from the vitreous to cervical lymph nodes via conjunctival lymphatics.

The use of liposomes as carriers for the delivery of biologically active molecules into the eye is of major interest. Indeed, encapsulation of biologically active molecules in liposomes may increase their bioavailability and may induce a sustained release, thus avoiding repeated intraocular injections and reducing side effects. We describe here the fate of rhodamine-conjugated liposomes (Rh-Lip) injected into the vitreous of normal Lewis rats. Twenty-four hours after intravitreal injection fluorescent liposomes were detected in the vitreous, the inner layer of the retina and to a lesser extent in the anterior segment of the eye. In addition, numerous Rh-Lip were also observed in the episclera and conjunctival stroma, in conjunctival lymphatic vessels and cervical lymph nodes (LN) draining the conjunctiva and the eye. In the LN, Rh-Lip were taken up by resident macrophages adjacent to CD4+ and CD8+ T cells. Thus, intravitreal injection of anti-inflammatory drugs loaded in liposomes could modulate the ocular immune microenvironment. In addition the passage of drugs into the cervical LN could alter the immune status of these LN and contribute to the regulation of intraocular inflammation. Our results suggest that this phenomenon should be taken into account to design new therapies based on intraocular drug administration.

The origin and dispersion of human parasitic diseases in the Old World (Africa, Europe and Madagascar)

The ancestors of present-day man (Homo sapiens sapiens) appeared in East Africa some three and a half million years ago (Australopithecs), and then migrated to Europe, Asia, and later to the Americas, thus beginning the differentiation process. The passage from nomadic to sedentary life took place in the Middle East in around 8000 BC. Wars, spontaneous migrations and forced migrations (slave trade) led to enormous mixtures of populations in Europe and Africa and favoured the spread of numerous parasitic diseases with specific strains according to geographic area. The three human plasmodia (Plasmodium falciparum, P. vivax, and P. malariae) were imported from Africa into the Mediterranean region with the first human migrations, but it was the Neolithic revolution (sedentarisation, irrigation, population increase) which brought about actual foci for malaria. The reservoir for Leishmania infantum and L. donovani - the dog - has been domesticated for thousands of years. Wild rodents as reservoirs of L. major have also long been in contact with man and probably were imported from tropical Africa across the Sahara. L. tropica, by contrast, followed the migrations of man, its only reservoir. L. infantum and L. donovani spread with man and his dogs from West Africa. Likewise, for thousands of years, the dog has played an important role in the spread and the endemic character of hydatidosis through sheep (in Europe and North Africa) and dromadary (in the Sahara and North Africa). Schistosoma haematobium and S. mansoni have existed since prehistoric times in populations living in or passing through the Sahara. These populations then transported them to countries of Northern Africa where the specific, intermediary hosts were already present. Madagascar was inhabited by populations of Indonesian origin who imported lymphatic filariosis across the Indian Ocean (possibly of African origin since the Indonesian sailors had spent time on the African coast before reaching Madagascar). Migrants coming from Africa and Arabia brought with them the two African forms of bilharziosis: S. haematobium and S. mansoni.

Phenotypic plasticity in adult worms of Schistosoma mansoni (Trematoda:Schistosomatidae) evidenced by brightfield and confocal laser scanning microscopies

A comparative morphometric study was performed to identify host-induced morphological alterations in Schistosoma mansoni adult worms. A wild parasite population was obtained from a naturally infected rodent (Nectomys squamipes)and then recovered from laboratory infected C3H/He mice. Furthermore, allopatric worm populations maintained for long-term under laboratory conditions in Swiss Webster mice were passed on to N. squamipes. Suckers and genital system (testicular lobes, uterine egg, and egg spine) were analyzed by a digital system for image analysis. Confocal laser scanning microscopy (CLSM) showed details of the genital system (testicular lobes, vitelline glands, and ovary) and the tegument just below the ventral sucker. Significant morphological changes (p < 0.05) were detected in male worms in all experimental conditions, with no significant variability as assessed by CLSM. Significant changes (p < 0.05) were evident in females from the wild population related to their ovaries and vitelline glands, whereas allopatric females presented differences only in this last character. We conclude that S. mansoni worms present the phenotypic plasticity induced by modifications in the parasite's microenvironment, mainly during the first passage under laboratory conditions.

Water-filtered infrared-A radiation (wIRA) is not implicated in cellular degeneration of human skin

Rapport de synthèse : Introduction : le vieillissement cutané est un processus biologique complexe auquel participe une exposition excessive au rayonnement ultraviolet du soleil. En particulier, les longueurs d'onde des rayons ultraviolets A et B (UV-A et UV-B) peuvent induire une augmentation de la synthèse de protéases, comme la métalloprotéinase matricielle 1 (MMP-1), qui est impliquée dans le processus de vieillissement. La thermothérapie par infrarouges, dont les longueurs d'onde sont plus longues que celles des UV, est largement utilisée à des fins thérapeutiques ou cosmétiques. Or, il a été démontré que les infrarouges en filtration aqueuse (IRFA) pouvaient induire une augmentation de la production de MMP-1 et par conséquent être nocifs. Il serait donc intéressant d'évaluer les effets des IRFA au niveau cellulaire et moléculaire. But Expérimental : étudier les effets des lampes à infrarouges en filtration aqueuse utilisées en clinique sur des fibroblastes cutanés humains en culture, afin d'analyser l'expression du gène codant pour la protéine MMP-1. Méthode : des fibroblastes cutanés humain ont été irradiés d'une part avec approximativement 88% d'IRFA (780-1400 nm) et 12% de lumière rouge (LR, 665-780 nm) avec 380 mW/cm2 IRFA(+LR) (333 mW/cm2 IRFA) et d'autre part avec des UV-A comme contrôle. Des courbes de survie cellulaire ont été établies après une exposition allant de 15 minutes à 8 heures au IRFA(+LR) (340-10880 J/cm2 wIRA(+RL), 300-9600 J/cm2 wIRA) ou de 15 à 45 minutes aux UV-A(+BL) (25-75 J/cm2 UV-A(+BL). L'induction de l'ARNm du gène de la MMP-1 a été analysé dans les fibroblastes cutanés humain à deux températures physiologiques (30°C et 37°C) lors d'expositions uniques de 15 à 60 minutes aux IRFA(+LR) (340-1360 J/cm2 IRFA(+LR), 300-1200 J/cm2 IRFA) ou de 30 minutes aux UV-A(+BL) (50 J/cm2 UVA(+BL)). De plus, nous avons effectué des irradiations répétées, une a chaque passage cellulaire jusqu'au passage. 10 de 15 minutes d'IRFA(+LR) 340 J/cm2 IRFA(+LR), 300 J/cm2 IRFA) . Résultats : une exposition unique aux UV-A (+BL) entraîne chez des fibroblastes cutanés humains une augmentation de la mort cellulaire, ainsi qu'une forte augmentation de l'expression du gène codant pour la MMP-1. L'augmentation mise en évidence pour cet ARNm varie en fonction de la technique utilisée : elle est de 11 ± 1 fois par RT-PCR classique, de 76 ± 2 fois par RT-PCR quantitative à 30°C, et de 75 ± 1 fois par RT-PCR quantitative à 37°C. Par contre, une exposition unique ou répétée aux IRFA (+LR) n'induit aucune augmentation de la mort cellulaire, ni de l'expression de l'ARNm de la MMP-1 chez ces fibroblastes. Conclusions : les résultats de cette étude montrent que, contrairement aux rayons ultraviolets, les IRFA (+LR) ne semblent impliqués ni dans le vieillissement, ni dans la mort cellulaire, même utilisés à des doses très élevées. Ces résultats sont en accord avec certaines investigations in vivo montrant une induction de MMP-1 par des UV et non des infrarouges. Ces dernières études suggèrent d'ailleurs plutôt un rôle protecteur des IRFA (+LR).

Arctic warming will promote Atlantic-Pacific fish interchange

Throughout much of the Quaternary Period, inhospitable environmental conditions above the Arctic Circle have been a formidable barrier separating most marine organisms in the North Atlantic from those in the North Pacific(1,2). Rapid warming has begun to lift this barrier(3), potentially facilitating the interchange of marine biota between the two seas(4). Here, we forecast the potential northward progression of 515 fish species following climate change, and report the rate of potential species interchange between the Atlantic and the Pacific via the Northwest Passage and the Northeast Passage. For this, we projected niche-based models under climate change scenarios and simulated the spread of species through the passages when climatic conditions became suitable. Results reveal a complex range of responses during this century, and accelerated interchange after 2050. By 2100 up to 41 species could enter the Pacific and 44 species could enter the Atlantic, via one or both passages. Consistent with historical and recent biodiversity interchanges(5,6), this exchange of fish species may trigger changes for biodiversity and food webs in the North Atlantic and North Pacific, with ecological and economic consequences to ecosystems that at present contribute 39% to global marine fish landings.

Characterization of root apoplastic barriers in Arabidopsis thaliana

In vascular plants, the best-known feature of a differentiated endodermal cell is the "Casparian Strip" (CS). This structure refers to a highly localized cell wall impregnation in the transversal and anticlinal walls of the cell, which surrounds the cell like a belt/ring and is tightly coordinated with respect to neighboring cells. Analogous to tight junctions in animal epithelia, CS in plants act as a diffusion barrier that controls the movement of water and ions from soil into the stele. Since its first description by Robert Caspary in 1865 there have been many attempts to identify the chemical nature of the cell wall deposition in CS. Suberin, lignin, or both have been claimed to be the important components of CS in a series of different species. However, the exact chemical composition of CS has remained enigmatic. This controversy was due to the confusion and lack of knowledge regarding the precise measurement of three developmental stages of the endodermis. The CS represent only the primary stage of endodermal differentiation, which is followed by the deposition of suberin lamellae all around the cellular surface of endodermal cells (secondary developmental stage). Therefore, chemical analysis of whole roots, or even of isolated endodermal tissues, will always find both of the polymers present. It was crucial to clarify this point because this will guide our efforts to understand which cell wall biosynthetic component becomes localized in order to form the CS. The main aim of my work was to find out the major components of (early) CS, as well as their spatial and temporal development, physiological roles and relationship to barrier formation. Employing the knowledge and tools that have been accumulated over the last few years in the model plant Arabidopsis thaliana, various histological and chemical assays were used in this study. A particular feature of my work was to completely degrade, or inhibit formation of lignin and suberin biopolymers by biochemical, classical genetic and molecular approaches and to investigate its effect on CS formation and the establishment of a functional diffusion barrier. Strikingly, interference with monolignol biosynthesis abrogates CS formation and delays the formation of function diffusion barrier. In contrast, transgenic plants devoid of any detectable suberin still develop a functional CS. The combination of all these assays clearly demonstrates that the early CS polymer is made from monolignol (lignin monomers) and is composed of lignin. By contrast, suberin is formed much later as a secondary wall during development of endodermis. These early CS are functionally sufficient to block extracellular diffusion and suberin does not play important role in the establishment of early endodermal diffusion barrier. Moreover, suberin biosynthetic machinery is not present at the time of CS formation. Our study finally concludes the long-standing debate about the chemical nature of CS and opens the door to a new approach in lignin research, specifically for the identification of the components of the CS biosynthetic pathway that mediates the localized deposition of cell walls. I also made some efforts to understand the patterning and differentiation of endodermal passage cells in young roots. In the literature, passage cells are defined as a non- suberized xylem pole associated endodermal cells. Since these cells only contain the CS but not the suberin lamellae, it has been assumed that these cells may offer a continued low-resistance pathway for water and minerals into the stele. Thus far, no genes have been found to be expressed specifically in passage cells. In order to understand the patterning, differentiation, and physiological role of passage it would be crucial to identify some genes that are exclusively expressed in these cells. In order to identify such genes, I first generated fluorescent marker lines of stele-expressed transporters that have been reported to be expressed in the passage cells. My aim was to first highlight the passage cells in a non-specific way. In order to find passage cell specific genes I then adapted a two-component system based on previously published methods for gene expression profiling of individual cell types. This approach will allow us to target only the passage cells and then to study gene expression specifically in this cell type. Taken together, this preparatory work will provide an entry point to understand the formation and role of endodermal passage cells. - Chez les plantes vasculaires, la caractéristique la plus commune des cellules différentiées de l'endoderme est la présence de cadres de Caspary. Cette structure correspond à une imprégnation localisée des parties transversales et anticlinales de la paroi cellulaire. Cela donne naissance, autour de la cellule, à un anneau/cadre qui est coordonné par rapport aux cellules voisines. De manière analogue aux jonctions serrées des épithéliums chez les animaux, les cadres de Caspary agissent chez les plantes comme barrière de diffusion, contrôlant le mouvement de l'eau et des ions à travers la racine entre le sol et la stèle. Depuis leur première description par Robert Caspary en 1865, beaucoup de tentatives ont eu pour but de définir la nature chimique de ces cadres de Caspary. Après l'étude de différentes espèces végétales, à la fois la subérine, la lignine ou les deux ont été revendiquées comme étant des composants importants de ces cadres. Malgré tout, leur nature chimique exacte est restée longtemps énigmatique. Cette controverse provient de la confusion et du manque de connaissance concernant la détermination précise des trois stades de développement de l'endoderme. Les cadres de Caspary représentent uniquement le stade primaire de différentiation de l'endoderme. Celui-ci est suivi par le second stade de différentiation, la déposition de lamelles de subérine tout autour de la cellule endodermal. De ce fait, l'analyse chimique de racines entières ou de cellules d'endoderme isolées ne permet pas de séparer les stades de différentiation primaire et secondaire et aboutit donc à la présence des deux polymères. Il est également crucial de clarifier ce point dans le but de connaître quelle machinerie cellulaire localisée à la paroi cellulaire permet l'élaboration des cadres de Caspary. En utilisant les connaissances et les outils accumulés récemment grâce à la plante modèle Arabidopsis thaliana, divers techniques histologiques et chimiques ont été utilisées dans cette étude. Un point particulier de mon travail a été de dégrader ou d'inhiber complètement la formation de lignine ou de subérine en utilisant des approches de génétique classique ou moléculaire. Le but étant d'observer l'effet de l'absence d'un de ces deux polymères sur la formation des cadres de Caspary et l'établissement d'une barrière de diffusion fonctionnelle. De manière frappante, le fait d'interférer avec la voie de biosynthèse de monolignol (monomères de lignine) abolit la formation des cadres de Caspary et retarde l'élaboration d'une barrière de diffusion fonctionnelle. Par contre, des plantes transgéniques dépourvues d'une quantité détectable de subérine sont quant à elles toujours capables de développer des cadres de Caspary fonctionnels. Mises en commun, ces expériences démontrent que le polymère formant les cadres de Caspary dans la partie jeune de la racine est fait de monolignol, et que de ce fait il s'agit de lignine. La subérine, quant à elle, est formée bien plus tard durant le développement de l'endoderme, de plus il s'agit d'une modification de la paroi secondaire. Ces cadres de Caspary précoces faits de lignine suffisent donc à bloquer la diffusion extracellulaire, contrairement à la subérine. De plus, la machinerie de biosynthèse de la subérine n'est pas encore présente au moment de la formation des cadres de Caspary. Notre étude permet donc de mettre un terme au long débat concernant la nature chimique des cadres de Caspary. De plus, elle ouvre la porte à de nouvelles approches dans la recherche sur la lignine, plus particulièrement pour identifier des composants permettant la déposition localisée de ce polymère dans la paroi cellulaire. J'ai aussi fais des efforts pour mettre en évidence la formation ainsi que le rôle des cellules de passage dans les jeunes racines. Dans la littérature, les cellules de passage sont définies comme de la cellule endodermal faisant face aux pôles xylèmes et dont la paroi n'est pas subérisée. Du fait que ces cellules contiennent uniquement des cadres de Caspary et pas de lamelle de subérine, il a été supposé qu'elles ne devraient offrir que peu de résistance au passage de l'eau et des nutriments entre le sol et la stèle. Le rôle de ces cellules de passage est toujours loin d'être clair, de plus aucun gène s'exprimant spécifiquement dans ces cellules n'a été découvert à ce jour. De manière à identifier de tels gènes, j'ai tout d'abord généré des marqueurs fluorescents pour des transporteurs exprimés dans la stèle mais dont l'expression avait également été signalée dans l'endoderme, uniquement dans les cellules de passage. J'ai ensuite développé un système à deux composants basé sur des méthodes déjà publiées, visant principalement à étudier le profil d'expression génique dans un type cellulaire donné. En recoupant les gènes exprimés spécifiquement dans l'endoderme à ceux exprimés dans la stèle et les cellules de passage, il nous sera possible d'identifier le transriptome spécifique de ces cellules. Pris dans leur ensemble, ces résultats devraient donner un bon point d'entrée dans la définition et la compréhension des cellules de passage.

Analysis of the regulation of Nodal function by SPC-mediated cleavage during early mammalian development

RÉSUMÉ Après implantation dans l'utérus, le foetus de mammifère est composé de trois populations différentes de cellules: l'epiblast, l'ectoderme extraembryonnaire et l'endoderme viscéral. Pendant la gastrulation, les cellules de l'epiblast donnent naissance aux trois lignées germinales: l'ectoderme, le mésoderme et l'endodermes. Les lignées germinales produisent par la suite les différents tissus et organes du corps embryonnaire et adulte. Les cellules de l'ectoderme extraembryonnaire donnent par la suite le composant foetal du placenta qui est essentiel à la survie de l'embryon dans l'utérus. L'épiblast et l'ectoderme extraembryonnaire sont entourés par l'endoderme viscéral et forment une structure connue sous le nom de bouton embryonnaire. L'endoderme viscéral joue un rôle important dans l'embryogenèse car il comporte une sous-population de cellules appelées l'endoderme viscéral antérieur dont les signaux influencent l'épiblast adjacent et déterminent le futur axe antéro-postérieur de l'embryon. La protéine de signalisation Nodal de la famille des TGFß est essentielle dans l'épiblast pour spécifier le mésendoderme, l'endoderme viscéral antérieur, ainsi que pour maintenir les cellules souche de l'ectoderme extraembryonnaire. Ainsi, dans les embryons mutants pour Nodal, aucun axe antéro-postérieur n'est établi, les lignées germinales ne sont pas spécifiés et le placenta ne se développe pas. Au niveau moléculaire, comme pour les protéines de la famille des TGFß, Nodal est initialement synthétisée sous forme de précurseur avant d'être clivée de façon endoproteolytique par des protéanes sécrétées, les proprotéines convertases du type subtilisin (SPC), qui suppriment la partie inhibitrice N-terminale du pro peptide. Dans ce contexte, le projet de ma thèse a été d'analyser l'influence des SPC sur la fonction de Nodal en employant une combinaison d'approches génétiques et biochimiques. Premièrement, nous avons constaté que le clivage du précurseur par les protéases active Nodal, mais en même temps augmente son turn-over et diminue la portée de son action. Deuxièmement, dans l'embryon, il apparaît que Nodal est activé par l'action combinée de Furin et de PACE4, deux protéases sécrétées qui sont spécifiquement exprimées dans les cellules de l'ectoderme extraembryonnaire, donc adjacentes au domaine d'expression de Nodal. De manière similaire aux mutants de Nodal, les embryons mutants pour les deux protéases ne forment pas d'endoderme viscéral antérieur et ne gastrulent pas. Cependant, certains gènes cible de Nodal restent exprimés, suggérant que toutes les activités de Nodal ne sont pas dépendent du clivage par les SPCs. En effet, la génération et l'analyse de mutants portant un allèle knock-in qui code pour une forme mutante de Nodal résistante aux SPC, ont montré que ces mutants ont les caractères phénotypique des mutants de Nodal seulement de façon partielle. La formation de mésoderme est partiellement induite, et de façon remarquable, la forme de Nodal résistante aux SPC est capable d'agir à une distance de sa source, maintenant l'expression de ses propres protéases et d'autres gènes essentiels pour la spécification de l'ectoderme extraembryonnaire. Ensemble, ces résultats prouvent que par leur action directe les protéases extraembryonnaire modulent la signalisation de Nodal pendant le développement mammifère précoce. SUMMARY : Early after implantation in the uterus, the mammalian conceptus is composed of three different cell populations: the epiblast, the extraembryonic ectoderm and the visceral endoderm. During gastrulation, epiblast cells give rise to the three embryonic germ layers: the ectoderm, the mesoderm and the endoderm. These germ layers then generate the different tissues and organs of the embryonic and adult bodies. In parallel, extraembryonic ectoderm cells give rise to the fetal component of the placenta, which is essential for the survival of the embryo in the uterus. Both the epiblast and extraembryonic ectoderm are surrounded by the visceral endoderm to form a structure known as the egg cylinder. The visceral endoderm plays an important role as it harbours a subpopulation of cells called the anterior visceral endoderm, from which signals influence the adjacent epiblast and determine the future antero-posterior embryonic axis. The TGFß-related signalling protein Nodal is required within the epiblast to specify the mesoderm, the endoderm,the anterior visceral endoderm and is also essential to maintain stem cells in the extraembryonic ectoderm. Thus, in Nodal null conceptuses, no antero-posterior axis is established, the germ layers are not specified and the placenta does not develop. At the molecular level, Nodal, like related proteins of the TGFß family, is initially synthesized as a precursor and undergoes endoproteolytic cleavage by secreted proteases of the subtilisin-like proprotein convertases (SPC) to remove an inhibitory N-terminal pro peptide. In the embryo, Nodal is activated by the combined action of Furin and PACE4, two secreted SPCs that are specifically expressed in cells of the extraembryonic ectoderm, thus adjacent to the Nodal expression domain. Similar to Nodal null .embryos, mutant embryos lacking both these proteases fail to specify the anterior visceral endoderm and to undergo gastrulation. However, these mutants still express a subset of Nodal target genes, suggesting that part of Nodal activity is independent on cleavage by SPCs. Indeed, by generating and analyzing mutants with a knock-in allele that encodes an SPC-resistant mutant form of Nodal, I could show that they retain a subset of Nodal activities. Mesoderm formation is partially induced, but most remarkably, SPC-resistant Nodal form is able to act at a distance from its source, maintaining the expression of its proteases and of other genes essential for maintenance of the extraembryonic ectoderm.

MOLECULAR REORGANIZATION FOLLOWING SENSORY STIMULATION IN THE ADULT MOUSE BARREL CORTEX

Sensory information is an important factor in shaping neuronal circuits during development and adulthood. In the barrel cortex of adult rodents, cells from layer IV are able to adapt their functional state to an increased flow of sensory information from the mystacial whisker follicles. Previous studies in our group have shown that whisker stimulation induces the formation of inhibitory synapses in the corresponding barrel (Knott et al., 2002) and decreases neuronal responses toward the deflection of the stimulated whisker (Quairiaux et al., 2007). Together these observations have turned the barrel cortex into a model to study homeostatic plasticity. At the cellular level, neuronal activity triggers intracellular signaling cascades leading to a transcriptional response. To further characterize the molecular pathways involved in the synaptic changes after whisker stimulation in the adult mouse, a previous doctoral student in our group performed a microarray analysis on laser-dissected barrels in sections through layer IV. This study identified the regulation (up and down) of a series of genes in the stimulated barrels (thesis of Johnston-Wenger, 2010). We here focused on ten genes that presented the highest fold change according to the microarray analysis. Out of these genes, 7 are known as neuronal activity-dependent genes (Tnncl, Nptx2, Sorcs3, Ptgs2, Nr4a2, Npas4 and Adcyapl) whereas three have so far not been related to neuronal plasticity (Scn7a, Pcdhl5 and Cede3). The study aimed at confirming the results of the microarray analysis and localizing molecular modifications in the stimulated barrel column at the cellular level. In situ hybridization for Pcdhl5 after different periods of whisker stimulation (3, 6, 9, 15, 24 hrs) allowed us to confirm that the 1.25 fold change used for the microarray analysis is an appropriate threshold for considering a regulation significant after sensory-stimulation. Moreover, we confirmed with in situ hybridization a significant upregulation of the genes of interest in the stimulated barrels. In situ hybridization and immunohistochemistry allowed us to observe the distribution of the genes of interest and the corresponding protein products at the cellular level. Three observations were made: 1) alterations of the expression was restricted to the stimulated barrels for all genes tested; 2) within a barrel column not all cells responded to whisker stimulation with an altered gene expression; 3) in the stimulated barrels, two different patterns of mRNA and protein expression can be distinguished. We hypothesize that this segregation of the activity-induced gene expression reflects the segregation of the two principal thalamocortical pathways conveying the sensory information to the barrel cortex. Moreover, only neurons reaching the critical threshold will modify their gene expression program resulting in structural as well as physiological modifications that prevent the subsequent propagation of the excess of excitation to the postsynaptic targets. The activity-induced gene expression is therefore adapted in a cell-type-specific manner to induce a homeostatic response to the entire neuronal network involved in the integration of the sensory information. This to our knowledge the first study showing the distinct, but complementary contribution of the two thalamocortical pathways in experience-dependent plasticity in the adult mouse barrel cortex. -- L'information sensorielle nous permet de continuellement façonner nos circuits neuronaux autant durant le développement qu'à l'âge adulte. Chez le rongeur l'information sensorielle perçue par les vibrisses est intégrée au niveau du cortex somatosensoriel primaire (appelé en anglais « barrel cortex ») dont les cellules de la couche IV sont capables d'adapter leur état fonctionnel en réponse à une augmentation d'activité neuronale. Ce modèle expérimental a permis à notre groupe de recherche d'observer des changements rapides du circuit neuronal en fonction de l'activité sensorielle. En effet, la stimulation continue d'une vibrisse d'une souris adulte pendant 24 heures induit non seulement un remaniement synaptique (Knott et al., 2002), mais également des changements physiologiques au niveau des neurones du tonneau correspondant (Quairiaux et al., 2007). Ces observations nous permettent d'affirmer que le « barrel cortex » est un modèle approprié pour y étudier la plasticité synaptique. Au niveau cellulaire, l'activité neuronale déclenche des cascades de signalisation intracellulaire résultant en une réponse transcriptionnelle. Afin de caractériser les voies moléculaires impliquées dans la plasticité synaptique, une puce à ARN nous a permis de comparer l'expression de gènes entre un tonneau correspondant à une vibrisse stimulée et un tonneau d'une vibrisse non-stimulée (Nathalie). Cette analyse a révélé un certain nombre de gènes régulés de manière positive ou négative par l'augmentation de l'activité neuronale. Nous nous sommes concentrés sur 10 gènes dont l'expression est fortement régulée. L'expression de sept d'entre eux a déjà été démontrée comme dépendante de l'activité neuronale (Tnncl, Nptx2, Sorcs3, Ptgs2, Nr4a2, Npas4 otAdcyapl) alors que l'expression des trois autres (Scn7a, Pcdhl5 et Cedei) n'a pour le moment pas encore été liée à la plasticité neuronale. Le but de cette thèse est de confirmer les résultats de la puce à ARN et de déterminer dans quel type cellulaire ces gènes sont exprimés. L'hybridation in situ pour le gène Pcdhl5, après différentes périodes de stimulation des vibrisses (3, 6, 9, 15 et 24 heures), nous a permis de confirmer que le seuil de 1.25x utilisé dans l'analyse de la puce à ARN est approprié pour considérer qu'un gène est régulé de manière significative par la stimulation sensorielle. Nous avons également pu confirmer à l'aide de cette technique que la stimulation sensorielle augmente significativement l'expression de ces dix gènes. L'expression de ces gènes au niveau cellulaire a été observée à l'aide des techniques d'hybridation in situ et d'immunohistochimie. Trois observations ont été faites : 1) la régulation de ces gènes est restreinte aux tonneaux correspondants aux vibrisses stimulées ; 2) au niveau d'une colonne corticale correspondant aux vibrisses stimulées, seules certaines cellules présentent une altération de leur expression génique ; 3) au niveau des tonneaux stimulés, deux profils d'expression d'ARNm et de protéines sont observés. Notre hypothèse est que cette distribution pourrait correspondre à la terminaison ségrégée des deux voies thalamocortical qui amènent l'information sensorielle dans le cortex cérébral. De plus, seul les neurones atteignant le seuil critique d'activation modifient leur expression génique en réponse à la stimulation sensorielle. Ces changements d'expression géniques vont permettre à la cellule de modifier ses propriétés structurales et physiologiques de manière a prevenir la propagation d'un excès d'activité neuronale au niveau de ses cibles postsynaptics. L'activité neuronale agit donc spécifiquement sur certains types cellulaires de maniere a induire une réponse homéostatique au niveau du réseau neuronal impliqué dans l'integration de l'information sensorielle. Nos travaux démontrent pour une première fois que les deux voies sensorielles contribuent d'une manière distincte et complémentaire à la plasticité corticale induite par un changement de l'activité sensorielle chez la souris adulte.