Gonadotropin-releasing hormone secretion from hypothalamic neurons: stimulation by insulin and potentiation by leptin.

Insulin and leptin are peripheral metabolic factors signaling the body needs in energy to the central nervous system. Because energy homeostasis and reproductive function are closely related phenomena, we investigated the respective roles played by insulin and leptin in the hypothalamic control of GnRH secretion. We observed that increasing circulating insulin levels, by performing hyperinsulinemic clamp studies in male mice, was associated with a significant rise in LH secretion. This effect of insulin is likely mediated at the hypothalamic level, because it was also found to stimulate the secretion and the expression of GnRH by hypothalamic neurons in culture. Leptin was found to potentiate the effect of insulin on GnRH secretion in vitro but was devoid of any effect on its own. These data represent the first evidence of direct insulin sensing by hypothalamic neurons involved in activating the neuroendocrine gonadotrope axis. They also demonstrate that these neurons can integrate different hormonal signals to modulate net hypothalamic GnRH output. We propose that such integration is an essential mechanism for the adaptation of reproductive function to changes in the metabolic status of an individual.

Angiotensinergic innervation of the kidney: Localization and relationship with catecholaminergic postganglionic and sensory nerve fibers.

We describe an angiotensin (Ang) II-containing innervation of the kidney. Cryosections of rat, pig and human kidneys were investigated for the presence of Ang II-containing nerve fibers using a mouse monoclonal antibody against Ang II (4B3). Co-staining was performed with antibodies against synaptophysin, tyrosine 3-hydroxylase, and dopamine beta-hydroxylase to detect catecholaminergic efferent fibers and against calcitonin gene-related peptide to detect sensory fibers. Tagged secondary antibodies and confocal light or laser scanning microscopy were used for immunofluorescence detection. Ang II-containing nerve fibers were densely present in the renal pelvis, the subepithelial layer of the urothelium, the arterial nervous plexus, and the peritubular interstitium of the cortex and outer medulla. They were infrequent in central veins and the renal capsule and absent within glomeruli and the renal papilla. Ang II-positive fibers represented phenotypic subgroups of catecholaminergic postganglionic or sensory fibers with different morphology and intrarenal distribution compared to their Ang II-negative counterparts. The Ang II-positive postganglionic fibers were thicker, produced typically fusiform varicosities and preferentially innervated the outer medulla and periglomerular arterioles. Ang II-negative sensory fibers were highly varicose, prevailing in the pelvis and scarce in the renal periphery compared to the rarely varicose Ang II-positive fibers. Neurons within renal microganglia displayed angiotensinergic, cate-cholaminergic, or combined phenotypes. Our results suggest that autonomic fibers may be an independent source of intrarenal Ang II acting as a neuropeptide co-transmitter or neuromodulator. The angiotensinergic renal innervation may play a distinct role in the neuronal control of renal sodium reabsorption, vasomotion and renin secretion.

Glutamatergic regulation of mitochondrial ion dynamics in astrocytes

Résumé grand public :Le cerveau se compose de cellules nerveuses appelées neurones et de cellules gliales dont font partie les astrocytes. Les neurones communiquent entre eux par signaux électriques et en libérant des molécules de signalisation comme le glutamate. Les astrocytes ont eux pour charge de capter le glucose depuis le sang circulant dans les vaisseaux sanguins, de le transformer et de le transmettre aux neurones pour qu'ils puissent l'utiliser comme source d'énergie. L'astrocyte peut ensuite utiliser ce glucose de deux façons différentes pour produire de l'énergie : la première s'opère dans des structures appelées mitochondries qui sont capables de produire plus de trente molécules riches en énergie (ATP) à partir d'une seule molécule de glucose ; la seconde possibilité appelée glycolyse peut produire deux molécules d'ATP et un dérivé du glucose appelé lactate. Une théorie couramment débattue propose que lorsque les astrocytes capturent le glutamate libéré par les neurones, ils libèrent en réponse du lactate qui servirait de base énergétique aux neurones. Cependant, ce mécanisme n'envisage pas une augmentation de l'activité des mitochondries des astrocytes, ce qui serait pourtant bien plus efficace pour produire de l'énergie.En utilisant la microscopie par fluorescence, nous avons pu mesurer les changements de concentrations ioniques dans les mitochondries d'astrocytes soumis à une stimulation glutamatergique. Nous avons démontré que les mitochondries des astrocytes manifestent des augmentations spontanées et transitoires de leur concentrations ioniques, dont la fréquence était diminuée au cours d'une stimulation avec du glutamate. Nous avons ensuite montré que la capture de glutamate augmentait la concentration en sodium et acidifiait les mitochondries des astrocytes. En approfondissant ces mécanismes, plusieurs éléments ont suggéré que l'acidification induite diminuerait le potentiel de synthèse d'énergie d'origine mitochondriale et la consommation d'oxygène dans les astrocytes. En résumé, l'ensemble de ces travaux suggère que la signalisation neuronale impliquant le glutamate dicte aux astrocytes de sacrifier temporairement l'efficacité de leur métabolisme énergétique, en diminuant l'activité de leurs mitochondries, afin d'augmenter la disponibilité des ressources énergétiques utiles aux neurones.Résumé :La remarquable efficacité du cerveau à compiler et propager des informations coûte au corps humain 20% de son budget énergétique total. Par conséquent, les mécanismes cellulaires responsables du métabolisme énergétique cérébral se sont adéquatement développés pour répondre aux besoins énergétiques du cerveau. Les dernières découvertes en neuroénergétique tendent à démontrer que le site principal de consommation d'énergie dans le cerveau est situé dans les processus astrocytaires qui entourent les synapses excitatrices. Un nombre croissant de preuves scientifiques a maintenant montré que le transport astrocytaire de glutamate est responsable d'un coût métabolique important qui est majoritairement pris en charge par une augmentation de l'activité glycolytique. Cependant, les astrocytes possèdent également un important métabolisme énergétique de type mitochondrial. Par conséquent, la localisation spatiale des mitochondries à proximité des transporteurs de glutamate suggère l'existence d'un mécanisme régulant le métabolisme énergétique astrocytaire, en particulier le métabolisme mitochondrial.Afin de fournir une explication à ce paradoxe énergétique, nous avons utilisé des techniques d'imagerie par fluorescence pour mesurer les modifications de concentrations ioniques spontanées et évoquées par une stimulation glutamatergique dans des astrocytes corticaux de souris. Nous avons montré que les mitochondries d'astrocytes au repos manifestaient des changements individuels, spontanés et sélectifs de leur potentiel électrique, de leur pH et de leur concentration en sodium. Nous avons trouvé que le glutamate diminuait la fréquence des augmentations spontanées de sodium en diminuant le niveau cellulaire d'ATP. Nous avons ensuite étudié la possibilité d'une régulation du métabolisme mitochondrial astrocytaire par le glutamate. Nous avons montré que le glutamate initie dans la population mitochondriale une augmentation rapide de la concentration en sodium due à l'augmentation cytosolique de sodium. Nous avons également montré que le relâchement neuronal de glutamate induit une acidification mitochondriale dans les astrocytes. Nos résultats ont indiqué que l'acidification induite par le glutamate induit une diminution de la production de radicaux libres et de la consommation d'oxygène par les astrocytes. Ces études ont montré que les mitochondries des astrocytes sont régulées individuellement et adaptent leur activité selon l'environnement intracellulaire. L'adaptation dynamique du métabolisme énergétique mitochondrial opéré par le glutamate permet d'augmenter la quantité d'oxygène disponible et amène au relâchement de lactate, tous deux bénéfiques pour les neurones.Abstract :The remarkable efficiency of the brain to compute and communicate information costs the body 20% of its total energy budget. Therefore, the cellular mechanisms responsible for brain energy metabolism developed adequately to face the energy needs. Recent advances in neuroenergetics tend to indicate that the main site of energy consumption in the brain is the astroglial process ensheating activated excitatory synapses. A large body of evidence has now shown that glutamate uptake by astrocytes surrounding synapses is responsible for a significant metabolic cost, whose metabolic response is apparently mainly glycolytic. However, astrocytes have also a significant mitochondrial oxidative metabolism. Therefore, the location of mitochondria close to glutamate transporters raises the question of the existence of mechanisms for tuning their energy metabolism, in particular their mitochondrial metabolism.To tackle these issues, we used real time imaging techniques to study mitochondrial ionic alterations occurring at resting state and during glutamatergic stimulation of mouse cortical astrocytes. We showed that mitochondria of intact resting astrocytes exhibited individual spontaneous and selective alterations of their electrical potential, pH and Na+ concentration. We found that glutamate decreased the frequency of mitochondrial Na+ transient activity by decreasing the cellular level of ATP. We then investigated a possible link between glutamatergic transmission and mitochondrial metabolism in astrocytes. We showed that glutamate triggered a rapid Na+ concentration increase in the mitochondrial population as a result of plasma-membrane Na+-dependent uptake. We then demonstrated that neuronally released glutamate also induced a mitochondrial acidification in astrocytes. Glutamate induced a pH-mediated and cytoprotective decrease of mitochondrial metabolism that diminished oxygen consumption. Taken together, these studies showed that astrocytes contain mitochondria that are individually regulated and sense the intracellular environment to modulate their own activity. The dynamic regulation of astrocyte mitochondrial energy output operated by glutamate allows increasing oxygen availability and lactate production both being beneficial for neurons.

Anterior segment granuloma and optic nerve involvement as the presenting signs of systemic sarcoidosis.

PURPOSE: To report a case with anterior and posterior nodules associated with systemic sarcoidosis. METHODS: A patient with decreased vision underwent complete ophthalmologic examination, ultrasound biomicroscopy, fluorescein and indocyanine green (ICG) angiography. RESULTS: The patient presented a nodule of the iris of the OS and of the optic nerves of both eyes. Chest computed tomography and tissue biopsy established the diagnosis. CONCLUSIONS: Fluorescein and ICG angiography are the only objective exams to demonstrate the extent of ocular involvement in a patient with sarcoidosis.

Differential distribution of thyroid hormone receptor isoform in rat dorsal root ganglia and sciatic nerve in vivo and in vitro.

Using autoradiographic techniques carried out under precise conditions we previously demonstrated that both sensory neurons and peripheral glial cells in dorsal root ganglia (DRG) or sciatic nerve, possess specific [125I]-labeled T3 binding sites. Thyroid hormone receptors (TR) include several isoforms (TR alpha(1), TR alpha(2), TR beta(1), TR beta(2...)) The present study demonstrates that while sensory neurons and peripheral glial cells both possess functional TR, they express a differential expression of TR isoforms. Using a panel of antisera to specific for the TR alpha-common (alpha(1) and alpha(2)), TR alpha-1 or TR beta-1 isoforms, we detected TRs isoform localization at the cellular level during DRG and sciatic nerve development and regeneration. Immunohistochemical analysis revealed that during embryonic life, sensory neurons express TR alpha-common and TR beta-1 rather than TR alpha-1. The number of TR alpha-common and TR beta-1 positive neurons as well as the intensity of labeling increased during the first two postnatal weeks and remained more or less stable in adult life. TR alpha-1 immunoreactivity, which was undetectable in embryonic sensory neurons, became discreetly visible in neurons after birth. In developing DRG and sciatic nerves, Schwann cells exhibited TR alpha-common and TR alpha-1 rather than TR beta-1 immunolabeling. The appearance of TR alpha-common and alpha-1 isoform immunoreactivity in the sciatic nerve was restricted to a short period ranging from E17 up to two postnatal weeks. By comparing TR alpha-common and TR alpha-1 immunostaining we can deduce that Schwann cells primarily express TR alpha-1. Afterwards, in adult rat sciatic nerve TR alpha isoforms was no more detected. However transection of sciatic nerve caused a reexpression of TR alpha isoforms in degenerating nerve. The prevalence of TR alpha in Schwann cells in vivo was correlated with in vitro results. The differential expression of TR alpha and beta by sensory neurons and Schwann cells indicates that the feedback regulation of circulating thyroid hormone could occur by binding to either the alpha or beta TR isoforms. Moreover, the presence of multiple receptor isoforms in developing sensory neurons suggests that thyroid hormone uses multiple signaling pathways to regulate DRG and sciatic nerve development.

Evaluation of the early changes occurring in the draining lymph node upon subcutaneous stimulation

Adjuvants have been shown since many years to have an important role in enhancing the immune responses against the co-administered antigens used as vaccines. The continuous study of the mechanism of action of adjuvants is necessary to develop further safe and efficacious vaccines. Complete Freund's adjuvant (CFA) is currently in use as adjuvant to induce some autoimmune diseases in murine models, therefore the study of the mechanisms involved in the generation of the related immune responses could be instrumental for the understanding of the induction of inflammatory Thl7 responses. In the present work, we showed in C57B1/6 mice that CFA peripheral administration induces very early, at 6 h, a potent influx of CDllb+ cells, mainly neutrophils (CD11b+Ly6GhighLy6Cint) and monocytes (CD11b+Ly6GlowLy6Chigh), in the draining lymph node. By investigating the route by which neutrophils reach the lymph node we observed that, around 20% of them arrive from the afferent lymph and the majority stains positive for Mycobacterium tuberculosis. We also observed a correlation between the influx of neutrophils and an increase in IL-23 and IL-Ιβ, together with several inflammatory chemokines, in the draining lymph node. Concomitantly, we detected the expression of the IL-23 receptor on CDllc+ DCs. Moreover, we confirmed the ability of murine neutrophils to express IL-23 both, in vitro by stimulating bone-marrow extracted PMNs with Mycobacterium tuberculosis, and on total cells from draining lymph node by immunohistochemistry. We also observed by in vivo priming a reduction in the percentage of IFN-γ and CXCR3 expressing Τ cells upon depletion of neutrophils. Altogether, we show that upon stimulation from the periphery, the draining lymph node undergo changes in cytokine/chemokine production leading to the recruitment of different leukocytes subpopulations. Here we show that CFA induces a rapid influx of neutrophils which are responsible for the production of IL-23 that in turn influences the generation of Τ helper cells.

cAMP prevents the glucose-mediated stimulation of GLUT2 gene transcription in hepatocytes.

Glucose homoeostasis necessitates the presence in the liver of the high Km glucose transporter GLUT2. In hepatocytes, we and others have demonstrated that glucose stimulates GLUT2 gene expression in vivo and in vitro. This effect is transcriptionally regulated and requires glucose metabolism within the hepatocytes. In this report, we further characterized the cis-elements of the murine GLUT2 promoter, which confers glucose responsiveness on a reporter gene coding the chloramphenicol acetyl transferase (CAT) gene. 5'-Deletions of the murine GLUT2 promoter linked to the CAT reporter gene were transfected into a GLUT2 expressing hepatoma cell line (mhAT3F) and into primary cultured rat hepatocytes, and subsequently incubated at low and high glucose concentrations. Glucose stimulates gene transcription in a manner similar to that observed for the endogenous GLUT2 mRNA in both cell types; the -1308 to -212 bp region of the promoter contains the glucose-responsive elements. Furthermore, the -1308 to -338 bp region of the promoter contains repressor elements when tested in an heterologous thymidine kinase promoter. The glucose-induced GLUT2 mRNA accumulation was decreased by dibutyryl-cAMP both in mhAT3F cells and in primary hepatocytes. A putative cAMP-responsive element (CRE) is localized at the -1074/-1068 bp region of the promoter. The inhibitory effect of cAMP on GLUT2 gene expression was observed in hepatocytes transfected with constructs containing this CRE (-1308/+49 bp fragment), as well as with constructs not containing the consensus CRE (-312/+49 bp fragment). This suggests that the inhibitory effect of cAMP is not mediated by the putative binding site located in the repressor fragment of the GLUT2 promoter. Taken together, these data demonstrate that the elements conferring glucose and cAMP responsiveness on the GLUT2 gene are located within the -312/+49 region of the promoter.

Long-term transcutaneous monitoring of oxygen tension and carbon dioxide at 42 degrees C in critically ill neonates: improved performance of the tcpo2 monitor with topical metabolic inhibition.

Whereas during the last few years handling of the transcutaneous PO2 (tcPO2) and PCO2 (tcPCO2) sensor has been simplified, the high electrode temperature and the short application time remain major drawbacks. In order to determine whether the application of a topical metabolic inhibitor allows reliable measurement at a sensor temperature of 42 degrees C for a period of up to 12 h, we performed a prospective, open, nonrandomized study in a sequential sample of 20 critically ill neonates. A total of 120 comparisons (six repeated measurements per patient) between arterial and transcutaneous values were obtained. Transcutaneous values were measured with a control sensor at 44 degrees C (conventional contact medium, average application time 3 h) and a test sensor at 42 degrees C (Eugenol solution, average application time 8 h). Comparison of tcPO2 and PaO2 at 42 degrees C (Eugenol solution) showed a mean difference of +0.16 kPa (range +1.60 to -2.00 kPa), limits of agreement +1.88 and -1.56 kPa. Comparison of tcPO2 and PaO2 at 44 degrees C (control sensor) revealed a mean difference of +0.02 kPa (range +2.60 to -1.90 kPa), limits of agreement +2.12 and -2.08 kPa. Comparison of tcPCO2 and PaCO2 at 42 degrees C (Eugenol solution) showed a mean difference of +0.91 (range +2.30 to +0.10 kPa), limits of agreement +2.24 and -0.42 kPa. Comparison of tcPCO2 and PaCO2 at 44 degrees C (control sensor) revealed a mean difference of +0.63 kPa (range 1.50 to -0.30 kPa), limits of agreement +1.73 and -0.47 kPa. CONCLUSION: Our results show that the use of an Eugenol solution allows reliable measurement of tcPO2 at a heating temperature of 42 degrees C; the application time can be prolongued up to a maximum of 12 h without aggravating the skin lesions. The performance of the tcPCO2 monitor was slightly worse at 42 degrees C than at 44 degrees C suggesting that for the Eugenol solution the metabolic offset should be corrected.

Ultrasound-guided suprascapular nerve block, description of a novel supraclavicular approach.

BACKGROUND AND OBJECTIVES: The suprascapular nerve (SSN) block is frequently performed for different shoulder pain conditions and for perioperative and postoperative pain control after shoulder surgery. Blind and image-guided techniques have been described, all of which target the nerve within the supraspinous fossa or at the suprascapular notch. This classic target point is not always ideal when ultrasound (US) is used because it is located deep under the muscles, and hence the nerve is not always visible. Blocking the nerve in the supraclavicular region, where it passes underneath the omohyoid muscle, could be an attractive alternative. METHODS: In the first step, 60 volunteers were scanned with US, both in the supraclavicular and the classic target area. The visibility of the SSN in both regions was compared. In the second step, 20 needles were placed into or immediately next to the SSN in the supraclavicular region of 10 cadavers. The accuracy of needle placement was determined by injection of dye and following dissection. RESULTS: In the supraclavicular region of volunteers, the nerve was identified in 81% of examinations (95% confidence interval [CI], 74%-88%) and located at a median depth of 8 mm (interquartile range, 6-9 mm). Near the suprascapular notch (supraspinous fossa), the nerve was unambiguously identified in 36% of examinations (95% CI, 28%-44%) (P < 0.001) and located at a median depth of 35 mm (interquartile range, 31-38 mm; P < 0.001). In the cadaver investigation, the rate of correct needle placement of the supraclavicular approach was 95% (95% CI, 86%-100%). CONCLUSIONS: Visualization of the SSN with US is better in the supraclavicular region as compared with the supraspinous fossa. The anatomic dissections confirmed that our novel supraclavicular SSN block technique is accurate.

Reverse transcription quantitative real-time polymerase chain reaction reference genes in the spared nerve injury model of neuropathic pain : validation and literature search

La douleur neuropathique est définie comme une douleur causée par une lésion du système nerveux somato-sensoriel. Elle se caractérise par des douleurs exagérées, spontanées, ou déclenchées par des stimuli normalement non douloureux (allodynie) ou douloureux (hyperalgésie). Bien qu'elle concerne 7% de la population, ses mécanismes biologiques ne sont pas encore élucidés. L'étude des variations d'expressions géniques dans les tissus-clés des voies sensorielles (notamment le ganglion spinal et la corne dorsale de la moelle épinière) à différents moments après une lésion nerveuse périphérique permettrait de mettre en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques. Elles se détectent de manière sensible par reverse transcription quantitative real-time polymerase chain reaction (RT- qPCR). Pour garantir des résultats fiables, des guidelines ont récemment recommandé la validation des gènes de référence utilisés pour la normalisation des données ("Minimum information for publication of quantitative real-time PCR experiments", Bustin et al 2009). Après recherche dans la littérature des gènes de référence fréquemment utilisés dans notre modèle de douleur neuropathique périphérique SNI (spared nerve injury) et dans le tissu nerveux en général, nous avons établi une liste de potentiels bons candidats: Actin beta (Actb), Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), ribosomal proteins 18S (18S), L13a (RPL13a) et L29 (RPL29), hypoxanthine phosphoribosyltransferase 1 (HPRT1) et hydroxymethyl-bilane synthase (HMBS). Nous avons évalué la stabilité d'expression de ces gènes dans le ganglion spinal et dans la corne dorsale à différents moments après la lésion nerveuse (SNI) en calculant des coefficients de variation et utilisant l'algorithme geNorm qui compare les niveaux d'expression entre les différents candidats et détermine la paire de gènes restante la plus stable. Il a aussi été possible de classer les gènes selon leur stabilité et d'identifier le nombre de gènes nécessaires pour une normalisation la plus précise. Les gènes les plus cités comme référence dans le modèle SNI ont été GAPDH, HMBS, Actb, HPRT1 et 18S. Seuls HPRT1 and 18S ont été précédemment validés dans des arrays de RT-qPCR. Dans notre étude, tous les gènes testés dans le ganglion spinal et dans la corne dorsale satisfont au critère de stabilité exprimé par une M-value inférieure à 1. Par contre avec un coefficient de variation (CV) supérieur à 50% dans le ganglion spinal, 18S ne peut être retenu. La paire de gènes la plus stable dans le ganglion spinal est HPRT1 et Actb et dans la corne dorsale il s'agit de RPL29 et RPL13a. L'utilisation de 2 gènes de référence stables suffit pour une normalisation fiable. Nous avons donc classé et validé Actb, RPL29, RPL13a, HMBS, GAPDH, HPRT1 et 18S comme gènes de référence utilisables dans la corne dorsale pour le modèle SNI chez le rat. Dans le ganglion spinal 18S n'a pas rempli nos critères. Nous avons aussi déterminé que la combinaison de deux gènes de référence stables suffit pour une normalisation précise. Les variations d'expression génique de potentiels gènes d'intérêts dans des conditions expérimentales identiques (SNI, tissu et timepoints post SNI) vont pouvoir se mesurer sur la base d'une normalisation fiable. Non seulement il sera possible d'identifier des régulations potentiellement importantes dans la genèse de la douleur neuropathique mais aussi d'observer les différents phénotypes évoluant au cours du temps après lésion nerveuse.

Distinct ASIC currents are expressed in rat putative nociceptors and are modulated by nerve injury.

The H(+)-gated acid-sensing ion channels (ASICs) are expressed in dorsal root ganglion (DRG) neurones. Studies with ASIC knockout mice indicated either a pro-nociceptive or a modulatory role of ASICs in pain sensation. We have investigated in freshly isolated rat DRG neurones whether neurones with different ASIC current properties exist, which may explain distinct cellular roles, and we have investigated ASIC regulation in an experimental model of neuropathic pain. Small-diameter DRG neurones expressed three different ASIC current types which were all preferentially expressed in putative nociceptors. Type 1 currents were mediated by ASIC1a homomultimers and characterized by steep pH dependence of current activation in the pH range 6.8-6.0. Type 3 currents were activated in a similar pH range as type 1, while type 2 currents were activated at pH < 6. When activated by acidification to pH 6.8 or 6.5, the probability of inducing action potentials correlated with the ASIC current density. Nerve injury induced differential regulation of ASIC subunit expression and selective changes in ASIC function in DRG neurones, suggesting a complex reorganization of ASICs during the development of neuropathic pain. In summary, we describe a basis for distinct cellular functions of different ASIC types in small-diameter DRG neurones.

Autophagy promotes survival of retinal ganglion cells after optic nerve axotomy in mice.

Autophagy is an essential recycling pathway implicated in neurodegeneration either as a pro-survival or a pro-death mechanism. Its role after axonal injury is still uncertain. Axotomy of the optic nerve is a classical model of neurodegeneration. It induces retinal ganglion cell death, a process also occurring in glaucoma and other optic neuropathies. We analyzed autophagy induction and cell survival following optic nerve transection (ONT) in mice. Our results demonstrate activation of autophagy shortly after axotomy with autophagosome formation, upregulation of the autophagy regulator Atg5 and apoptotic death of 50% of the retinal ganglion cells (RGCs) after 5 days. Genetic downregulation of autophagy using knockout mice for Atg4B (another regulator of autophagy) or with specific deletion of Atg5 in retinal ganglion cells, using the Atg5(flox/flox) mice reduces cell survival after ONT, whereas pharmacological induction of autophagy in vivo increases the number of surviving cells. In conclusion, our data support that autophagy has a cytoprotective role in RGCs after traumatic injury and may provide a new therapeutic strategy to ameliorate retinal diseases.

Effets de la stimulation sousthalamique bilatérale sur la voix et la parole de patients parkinsoniens

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative atteignant 1-2% des¦personnes de plus de 60 ans (1). Ses signes cliniques ont été décrits par James Parkinson¦en 1817 dans : « An essay on the Shaking palsy» (2). Les signes cardinaux sont le¦tremblement de repos, la rigidité et la bradykinésie. Certaines définitions y ajoutent l'instabilité¦posturale. D'autres manifestations, non motrices, telles qu'une dysfonction autonome et¦sensitive, des troubles de l'humeur, des troubles du sommeil et des démences peuvent¦apparaître en cours d'évolution. Le traitement actuel de la MP est principalement¦pharmacologique. Il consiste en l'administration du précurseur de la dopamine, la levodopa¦(L-dopa). Pourtant, l'utilisation à long terme de la L-dopa induit des fluctuations motrices telles¦que dyskinésies et dystonies. Au cours du siècle dernier, de nombreux traitements¦chirurgicaux ont été tentés, en particulier des procédures ablatives (thalamotomie,¦pallidotomie, subthalamotomie). Elles ont le désavantage d'induire des séquelles non¦négligeables telles que des parésies et des troubles neurocognitifs. La chirurgie ablative a¦été abandonnée avec l'arrivée de la L-dopa dans les années 1960. Les limitations de la¦thérapie par la L-dopa associées aux améliorations de la neuro-imagerie, de la sécurité des¦procédures neurochirurgicales ainsi que des techniques d'implantation ont permis le¦développement de procédures stimulatrices dans les années 1990. La stimulation cérébrale¦profonde des noyaux sous-thalamiques est devenue une stratégie thérapeutique bien établie¦chez les patients atteints d'une MP avancée. Malgré une excellente réponse motrice des¦membres, l'impact de la stimulation cérébrale profonde sur la parole est controversé (2).¦Le but de cette étude est de déterminer l'influence aigüe des stimulateurs sous-thalamiques¦sur des paramètres objectifs et quantitatifs, ainsi que sur un paramètre subjectif de la¦dysarthrie parkinsonienne. Nous allons comparer dans notre groupe de patients deux¦conditions successives: patient avec stimulateurs éteints et sans médication (OFF/nm)¦versus avec stimulateurs allumés et sans médication (ON/nm). Nous allons ensuite effectuer¦des analyses statistiques afin de déterminer si les stimulateurs sous-thalamiques ont un effet¦aigu bénéfique ou non sur certains paramètres vocaux, puis sur l'intelligibilité globale de la¦parole. En effet, l'intelligibilité nous informe sur la capacité de communication du patient avec¦son entourage.

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.