Associação entre comprometimento motor, mobilidade e qualidade de vida em crianças com paralisia cerebral espástica, nível I, II e III do Gross Motor Function Classification System

The objective of this study was to verify the association between some mobility items of the International Classification Functionality (ICF), with the evaluations Gross Motor Function Measure (GMFM-88), 1-minute walk test (1MWT) and if the motor impairment influences the quality of life in children with Cerebral Palsy (PC), by using the Paediatric Quality of Life Inventory (PedsQL 4.0 versions for children and parents). The study included 22 children with cerebral palsy spastic, classified in levels I, II, and III on the Gross Motor Function Classification System (GMFCS), with age group of 9.9 years old. Among those who have participated, seven of them were level I, eight of them were level II and seven of them were level III. All of the children and teenagers were rated by using check list ICF (mobility item), GMFM-88, 1-minute walk test and PedsQL 4.0 questionnaires for children and parents. It was observed a strong correlation between GMFM-88 with check list ICF (mobility item), but moderate correlation between GMFM-88 and 1-minute walk test (1MWT). It was also moderate the correlation between the walking test and the check list ICF (mobility item). The correlation between PedsQl 4.0 questionnaires for children and parents was weak, as well as the correlation of both with GMFM, ICF (mobility item) and the walking test. The lack of interrelation between physical function tests and quality of life, indicates that, regardless of the severity of the motor impairment and the difficulty with mobility, children and teenagers suffering of PC spastic, functional level I, II and III GMFCS and their parents have a varied opinion regarding the perception of well being and life satisfaction.

Insights into Nonpilus Adhesin Functionality and the Molecular Determinants of Nontypeable Haemophilus influenzae Colonization

Bacterial colonization of the upper respiratory tract is the first step in the pathogenesis of nontypeable Haemophilus influenzae (NTHi) disease. Examination of the determinants of NTHi colonization process has been hampered by the lack of an appropriate animal model. To address this, we have developed a model of NTHi colonization in adult rhesus macaques that involves intranasal inoculation of 1x105 CFU and results in persistent colonization of the upper respiratory tract for at least three weeks with no signs of disease, mimicking asymptomatic colonization of humans. Using this model, we assessed the contributions to colonization of the HMW1 and HMW2 adhesive proteins. In competition experiments, the parent strain expressing both HMW1 and HMW2 was able to efficiently out-compete an isogenic mutant strain expressing neither HMW1 nor HMW2. In experiments involving inoculation of single isogenic derivatives of NTHi strain 12, the strains expressing HMW1 or HMW2 or both were able to colonize efficiently, while the strain expressing neither HMW1 nor HMW2 colonized inefficiently. Furthermore, colonization resulted in antibody production against HMW1 and HMW2 in one-third of the animals, demonstrating that colonization can be an immunizing event. In conclusion, we have established that NTHi is capable of colonizing the upper respiratory tract of rhesus macaques, in some cases associated with stimulation of an immune response. The HMW1 and HMW2 adhesive proteins play a major role in the process of colonization.

After establishing that the HMW1 and HMW2 proteins are colonization factors we further investigated the determinants of HMW1 function. HMW1 is encoded in the same genetic locus as two other proteins, HMW1B and HMW1C, with which HMW1 must interact in order to be functional. Interaction with HMW1C in the cytoplasm results in the glycosylation of HMW1. By employing homologues of HMW1C that glycosylate HMW1 in slightly different patterns we show that the pattern of modification is critical to HMW1 function. Structural analysis showed a change in protein structure when the pattern of HMW1 modification differed. We also identified two specific sites which must be glycosylated for HMW1 to function properly. These point mutations did not have a significant effect on protein structure, suggesting that glycosylation at those specific sites is instead necessary for interaction of HMW1 with its receptor. HMW1B is an outer membrane pore through which HMW1 is transported to reach the bacterial cell surface. We observed that HMW1 isolated from the cytoplasm has a different structure than HMW1 isolated from the bacterial cell surface. By forcing HMW1 to be secreted in a non-HMW1B dependent manner, we show that secretion alone is not sufficient for HMW1 to obtain a functional structure. This leads us to hypothesize that there is something specific in the interaction between HMW1 and HMW1B that aids in proper HMW1 folding.

The NTHi HMW1C glycosyltransferase mediates unconventional N-linked glycosylation of HMW1. In this system, HMW1 is modified in the cytoplasm by sequential transfer of hexose residues. To determine if this mechanism of N-linked glycosylation is employed by species other than NTHi, we examined Kingella kingae and Aggregatibacter aphrophilus homologues of HMW1C. We found both homologues to be functional glycosyltransferases and identified their substrates as the K. kingae Knh and the A. aphrophilus EmaA trimeric autotransporter proteins. LC-MS/MS analysis revealed multiple sites of N-linked glycosylation on Knh and EmaA. Without glycosylation, Knh and EmaA failed to facilitate wild type levels of bacterial autoaggregation or adherence to human epithelial cells, establishing that glycosylation is essential for proper protein function.

Mechanical stretch up-regulates the B-type natriuretic peptide system in human cardiac fibroblasts:a possible defense against transforming growth factor-β mediated fibrosis

BACKGROUND: Mechanical overload of the heart is associated with excessive deposition of extracellular matrix proteins and the development of cardiac fibrosis. This can result in reduced ventricular compliance, diastolic dysfunction, and heart failure. Extracellular matrix synthesis is regulated primarily by cardiac fibroblasts, more specifically, the active myofibroblast. The influence of mechanical stretch on human cardiac fibroblasts' response to pro-fibrotic stimuli, such as transforming growth factor beta (TGFβ), is unknown as is the impact of stretch on B-type natriuretic peptide (BNP) and natriuretic peptide receptor A (NPRA) expression. BNP, acting via NPRA, has been shown to play a role in modulation of cardiac fibrosis.

METHODS AND RESULTS: The effect of cyclical mechanical stretch on TGFβ induction of myofibroblast differentiation in primary human cardiac fibroblasts and whether differences in response to stretch were associated with changes in the natriuretic peptide system were investigated. Cyclical mechanical stretch attenuated the effectiveness of TGFβ in inducing myofibroblast differentiation. This finding was associated with a novel observation that mechanical stretch can increase BNP and NPRA expression in human cardiac fibroblasts, which could have important implications in modulating myocardial fibrosis. Exogenous BNP treatment further reduced the potency of TGFβ on mechanically stretched fibroblasts.

CONCLUSION: We postulate that stretch induced up-regulation of the natriuretic peptide system may contribute to the observed reduction in myofibroblast differentiation.

Mechanisms underlying activation of neural stem cells in the adult central nervous system

À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.

L’ichtyofaune dans l’organisation biologique d’un système paralique de type lagunaire, la Ria d’Aveiro (Portugal), en 1987-1988 et 1999-2000

Cette étude concerne un écosystème paralique, la lagune d’Aveiro (Portugal). Elle vise à déterminer l’organisation des peuplements de poissons en fonction des caractéristiques et du fonctionnement de cet écosystème. L’ichtyofaune a été échantillonnée mensuellement en 10 stations d’août 1987 à juillet 1988 et de janvier 1999 à décembre 2000, avec une seine de plage traditionnelle. La répartition des peuplements de poissons est étudiée au moyen de descripteurs populationnels (richesses spécifique et familiale, densité, biomasse et indice de diversité) et d’analyses statistiques (groupements et ordination). La lagune d’Aveiro présente de fortes variations, dans l’espace et le temps, de ses paramètres physico- chimiques reflétant ainsi les variations climatiques annuelles. Si l’on considère la mobilité des poissons et la géomorphologie et l’hydrologie du système étudié, nous pouvions nous attendre à une forte homogénéité de la distribution des poissons. À l’inverse, une diminution de l’influence marine a pour conséquence une diminution des richesses spécifiques et familiales, de la densité et de la biomasse. Nous avons également observé une modification de composition de l’assemblage de poissons et la présence d’espèces dominantes caractéristiques des différents niveaux de confinement (taux de renouvellement des eaux marines en un point donné du système). Le peuplement de poissons présente une organisation semblable à la zonation biologique, indépendamment des paramètres physico-chimiques tels que la salinité, décrite par la macrofaune benthique et induite par le confinement. La comparaison des résultats avec des données obtenues douze ans plus tôt, montre que l’organisation générale de la lagune est demeurée inchangée, illustrant ainsi la stabilité des écosystèmes paraliques. De plus, des modifications du niveau de confinement dans les marges nord et sud, induites principalement par des changements locaux de l’hydrodynamisme, ont été constatées. Le déconfinement de la zone nord est la conséquence de l’entretien des canaux de navigation par dragage. À l’inverse, le confinement de la zone sud est l’évolution naturelle des bassins paraliques soumis souvent à une sédimentation élevée et rapide. Cette étude montre que l’organisation du peuplement de poissons valide le concept du confinement pour l’organisation biologique des milieux paraliques, et peut être employé pour expliquer les changements de ces écosystèmes.

Discrete-event Simulation and Optimization to Improve the Performance of a Healthcare System

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Impact de la modulation de l’expression de la protéine sécrétogranine III sur les fonctions analgésiques du récepteur NTS2

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) représentent la famille de récepteurs membranaires la plus étendue. Présentement, 30% des médicaments disponibles sur le marché agissent sur plus ou moins 4% des RCPG connus. Cela indique qu’il existe encore une multitude de RCPG à explorer, qui pourraient démontrer un potentiel thérapeutique intéressant pour des pathologies encore sans traitement disponible. La douleur chronique, qui affecte 1 canadien sur 5, fait partie de ces affections pour lesquelles les thérapies sont faiblement efficaces. Dans le but éventuel de pallier à ce problème, le projet de ce mémoire consistait à mieux comprendre les mécanismes régissant l’adressage membranaire du récepteur de la neurotensine de type 2 (NTS2), un RCPG dont l’activation induit des effets analgésiques puissants de type non opioïdergique. Des données du laboratoire ayant révélé une interaction entre la 3e boucle intracellulaire de NTS2 et la sécrétogranine III (SgIII), une protéine résidente de la voie de sécrétion régulée, notre objectif était de caractériser le rôle de SgIII dans la fonctionnalité du récepteur NTS2. Pour ce faire, l’interaction entre les deux protéines a d’abord été vérifiée par co-immunoprécipitation, GST pull down, essais de colocalisation subcellulaire et par FRET. Nous avons également utilisé un outil d’interférence à l’ARN (DsiRNA) pour invalider la protéine SgIII dans un modèle cellulaire neuronal et chez l’animal. Des essais de radioliaison sur le modèle cellulaire ont révélé une diminution de l’adressage de NTS2 à la membrane plasmique lorsque SgIII était supprimée. De la même façon, une invalidation de SgIII chez le rat inhibe les effets analgésiques d’un agoniste NTS2-sélectif (JMV-431), qui sont normalement observés dans le test de retrait de la queue (douleur aiguë). Nous avons cependant identifié que des stimulations au KCl, à la capsaïcine et à la neurotensine induisaient plutôt une insertion du récepteur à la membrane dans les cellules neuronales. Puisque l’interaction entre SgIII et la 3e boucle intracellulaire du récepteur NTS2 est peu probable selon un système de sécrétion classique, un modèle hypothétique de transition dans les corps multi-vésiculaires a été vérifié. Ainsi, la présence de NTS2 et de SgIII a été révélée dans des préparations exosomales de DRG F11, en plus d’une transférabilité du récepteur par le milieu extracellulaire. En somme, ces résultats démontrent la dépendance du récepteur NTS2 envers SgIII et la voie de sécrétion régulée, en plus d’identifier certains facteurs pouvant augmenter son expression à la surface cellulaire. Le projet contribue ainsi à ouvrir la voie vers des approches pour potentialiser les propriétés de NTS2 in vivo¸ en plus d’une piste d’explication concernant le trafic intracellulaire du récepteur.

Analyse des facteurs pouvant contribuer à l’augmentation de la prévalence du diabète de type 2 au Nouveau-Brunswick

Résumé : Problématique : Une augmentation importante de la prévalence du diabète a été observée au Nouveau-Brunswick au cours de la dernière décennie. Sachant que le diabète est associé à des complications de santé nombreuses et à des coûts élevés infligés au système de soins de santé, il devient important d’identifier les facteurs pouvant expliquer l’augmentation de la prévalence du diabète. L’étude a pour objectif de décrire l’évolution de ces facteurs afin de prioriser les interventions en lien avec cette maladie. Méthodes : Une revue critique de la littérature a permis l’identification de l’ensemble des facteurs pouvant expliquer l’augmentation de la prévalence du diabète. Des données administratives disponibles au Nouveau-Brunswick et des données tirées d’enquêtes de Statistique Canada ont été utilisées afin de décrire l’évolution de plusieurs des facteurs tirés de la revue critique de la littérature. Résultats : Une augmentation de 120% de la prévalence du diabète de type 2 au Nouveau-Brunswick a été observée entre 2001 et 2014. Cette augmentation pourrait être explicable par l’ensemble des cinq catégories de facteurs pouvant expliquer une augmentation de la prévalence dont plusieurs facteurs de risque individuels (dont l’obésité, le prédiabète et l’hypertension), de facteurs de risque environnementaux (dont l’urbanisation), de l’évolution de la maladie (exprimée par une diminution du taux de mortalité et une augmentation de l’incidence), de l’effet de détection (augmentation du nombre de personnes testées, diminution de la valeur d’HbA1c et de l’âge à la détection) et d’un effet du changement dans l’environnement (exprimé par un effet de période et de cohorte). Conclusion: L’augmentation de la prévalence du diabète notée au Nouveau-Brunswick pourrait s’expliquer par plusieurs facteurs de risque individuels, environnementaux, de l’évolution de la maladie, de l’effet de détection et d’un effet du changement dans l’environnement. Cette étude permettra de guider les actions sur le diabète au Nouveau-Brunswick et d’inspirer les autres provinces et pays à identifier les facteurs pouvant contribuer à l’augmentation de la prévalence du diabète grâce à la liste de l’ensemble des facteurs potentiellement explicatifs.

Quantification of variable palmar ligaments around the triquetrum-hamate joint determined by lunate type

The ligaments of the wrist are highly variable and poorly described, which is more obvious on the ulnar side of the wrist. Previous studies highlighted the potential differences within the ligaments of the wrist but no consensus has been reached. Poor tissue description and inconsistent use of terminology hindered the reproducibility of the results. Improved understanding of the morphological variations between carpal bones may facilitate improved understanding of the ligamentous structure within the wrist. This study aims to identify the potential variations between carpal bones that could be used to separate palmar ligamentous patterns around the triquetrum-hamate joint into subgroups within the sample population. Investigations were performed following a detailed nomenclature and a clear definition of ligamentous structures to facilitate detailed description and reproducible results. Quantitative analyses were conducted using 3D modelling technique. Histological sections were then analysed to identify the structure of each ligamentous attachment. Variable patterns of ligamentous attachments were identified. Differences were not only obvious between samples but also between the right and left hands of the same person. These identifications suggested that the palmar ligamentous patterns around the triquetrum-hamate joint are best described as a spectrum with a higher affinity of the triquetrum-hamate-capitate ligament and the lunate-triquetrum ligament to be associated with type I lunate wrists on one extreme and type II lunate wrists with the palmar triquetrum-hamate ligament, triquetrum-hamate-capitate ligament and palmar radius-lunate-triquetrum ligament attachments at the other extreme. Histological analyses confirmed pervious established work regarding the mechanical role of ligaments in wrist joint biomechanics. Also, there were no significant differences between the quantitative data obtained from the Genelyn-embalmed and unembalmed specimens (p>0.05). The current study demonstrated variable ligamentous patterns that suggest different bone restraints and two different patterns of motion. These findings support previous suggestions regarding separating the midcarpal joint into two distinct functional types. Type I wrists were identified with ligamentous attachments that are suggestive of rotating/translating hamate whilst type II wrists identified with ligamentous attachments that are suggestive of flexing/extending hamate motion based upon the patterns of the ligamentous attachments in relation to the morphological features of the underlying lunate type of the wrist. This opens the horizon for particular consideration and/or modification of surgical procedures, which may enhance the clinical management of wrist dysfunction.

Trois expositions environnementales, un trouble : perturbations endocrine, du métabolisme monocarboné, et du microbiote intestinal maternel pendant la gestation déclenchent des phénotypes de type autistique chez le rat de type sauvage

Les Troubles du Spectre Autistique (TSA) sont caractérisés par deux principaux symptômes : des difficultés de communication sociale et des comportements stéréotypés et intérêts restreints. Les TSA touchent 5 fois plus les garçons que les filles et une augmentation de la prévalence exponentielle et continue a été observée aux États-Unis ces dernières décennies. Cette augmentation ne peut s’expliquer par les facteurs génétiques à eux seuls qui ne représentent que 5 à 15% des cas de TSA. Il est donc indispensable d’identifier de potentiels facteurs de risque environnementaux des TSA. Le but de ce travail est d’étudier différents facteurs environnementaux potentiellement modifiables dans le développement de phénotypes autistiques dans différents modèles précliniques des TSA. Les objectifs spécifiques sont : (i) caractériser les effets neurocomportementaux provoqués par une exposition périnatale simultanée à 5 perturbateurs endocriniens parmi les plus prévalent dans notre environnement quotidien (DEHP, DBP, DiNP, BDE-47, BDE-99) à de faibles doses pertinentes pour l’exposition humaine, (ii) identifier les effets neurocomportementaux associés à une altération périconceptionnelle du microbiote maternelle (iii) déterminer les effets neurocomportementaux associés à une altération périconceptionnelle du métabolisme monocarboné. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent le potentiel de chacun de ces facteurs environnementaux d’altérer le développement cérébral fœtal. Chaque condition expérimentale a provoqué l’apparition de traits autistiques chez les rats, avec des spécificités comportementales pour chaque exposition développementale. Des déficits d’interactions sociales ont été observés dans chaque situation expérimentale, associés soit à de l’anxiété, de l’hyperactivité, des altérations d’intégration sensorimotrice, et/ou des stéréotypies. Cela nous force à considérer les TSA comme une pathologie aux multiples facettes où l’hétérogénéité des tableaux cliniques est représentative de l’hétérogénéité des causes possibles. La multitude des interactions environnementales courantes possibles avec l’épigénome pourrait être à la base de la grande diversité observée dans la sévérité des symptômes et / ou des comorbidités des TSA. Ce travail ouvre des perspectives futures de prévention ciblée des TSA fondées sur de potentielles modifications de l’environnement comme la réduction de l’exposition aux perturbateurs endocriniens, ou des supplémentations en donneurs monocarbonés (e.g. acide folique) et/ou probiotiques.

Trapping phosphorus (III) into polyoxometalates: synthesis, characterisation and electronic behaviour study

The introduction of electronically-active heteroanions into polyoxometalates (POMs) is one of the emerging topics in this field. The novel clusters have shown unprecedented intramolecular electron-transfer features that can be directly mediated by the incorporated heteroanions. In this thesis, we will focus on the study of phosphite (HPO32-) as new non-traditional heteroanions, discover HPO32- templated nanostructures, investigate their electronic behaviours as well as understand the self-assembly process of HPO32--templated species. The thesis starts with incorporating HPO32- into POM cages. The feasibility of this work was illustrated by the successful trapping of HPO32- into a “Trojan Horse” type {W18O56} nanocage. The reactivity of embedded {HPO3} was fully studied, showing the cluster undergoes a structural rearrangement in solution whereby the {HPO3} moieties dimerise to form a weakly interacting (O3PH···HPO3) moiety. In the crystalline state a temperature-dependent intramolecular redox reaction and structural rearrangement occurs. This rearrangement appears to proceed via an intermediate containing two different templates, a pyramidal {HPO3} and a tetrahedral {PO4} moiety. {HPO3} templated POM cages were then vigorously expanded and led to the isolation of five either fully oxidised or mixed-valence clusters trapped with mono-, di-, or tri- {HPO3}. Interestingly, an intriguing 3D honeycomb-like host-guest structure was also synthesised. The porous framework was self-aggregated by a tri-phopshite anion templated {W21} cluster with a {VO4} templated Wells-Dawson type {W18} acting as a guest species within the hexagonal channels. Based on this work, we further extended the templating anions to two different redox-active heteroanions, and discovered a unique mixed-heteroatom templated system built by pairing redox-active {HPIIIO3} with {TeO3}, {SeO3} or {AsO3}. Two molecular systems were developed, ie. “Trojan Horse” type [W18O56(HPO3)0.8(SeO3)1.2(H2O)2]8- and cross-shaped [H4P4X4W64O224]32-/36-, where X=TeIV, SeIV, AsIII. In the case of {W18(HPO3)0.8(SeO3)1.2}, the compound is found to be a mixture of heteroleptic {W18(HPO3)(SeO3)} and homoleptic {W18(SeO3)2} and {W18(HPO3)2}, identified by single crystal x-ray diffraction, NMR as well as high resolution mass spectrometry. The cluster exhibited similar temperature-dependent electronic features to “Trojan Horse” type {W18(HPO3)2O56}. However, due to the intrinsic reactivity difference between {HPO3} and {SeO3}, the thermal treatment leads to the formation of an unusual species [W18O55(PO4)(SeO3)]5-, in which {HPO3} was fully oxidised to {PO4} within the cage, whereas and lone-pair-containing {SeO3} heteroanions were kept intact inside the shell. This finding is extremely interesting, as it demonstrated that multiple and independent intramolecular electronic performance can be achieved by the coexistence of distinct heteroatoms within a single molecule. On the other hand, the cross-shaped [H4P4X4W64O224]32-/36- were constructed by four {W15(HPO3)(XO3)} building units linked by four {WO6} octahedra. Each building unit traps two different heteroatoms. It is interesting to note that the mixed heteroatom species show self-sorting, with a highly selective positional preference. Smaller ionic sized {HPO3} are self-organised into the uncapped side of {W15} cavity, whereas closed side are occupied by larger heteroatoms, which is surprisingly opposed to steric hindrance. Density functional theory (DFT) calculations are currently underway to have a full understanding of the preference of heteroatom substitutions. This series of clusters is of great interest in terms of achieving single molecule-based heteroatom-dependent multiple levels of electron transfer. It has opened a new way to design and synthesise POMs with higher diversity of electrical states, which may lead to a new type of Q-bits for quantum computing. The third chapter is focused on developing polyoxotungstate building blocks templated by {HPO3}. A series of building blocks, {W15O48(HPO3)2}, {W9O30(HPO3)} {W12O40(HPO3)2} and hexagonal {W6O18(HPO3)} have been obtained. The first four building blocks have been reported with {SeO3} and/or {TeO3} heteroanions. This result demonstrates {HPO3} has a similar reactivity as {SeO3} and {TeO3}, therefore studying the self-assembly of {HPO3}-based building blocks would be helpful to have a general understanding of pyramidal heteroatom-based molecular systems. The hexagonal {W6O18(HPO3)} is observed for the first time in polyoxotungstates, showing some of reactivity difference between {HPO3} and {SeO3} and {TeO3}. Furthermore, inorganic salts and pH values have some directing influence on the formation and transformation of various building blocks, resulting in the discovery of a family of {HPO3}-based clusters with nuclearity ranging from {W29} to {W106}. High resolution mass spectrometry was also carried out to investigate the cluster solution behaviour and also gain information of building block speciation. It is found that some clusters experienced decomposition, which gives rise to potential building blocks accountable for the self-assembly.

Mechanisms underlying activation of neural stem cells in the adult central nervous system

À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.

Voltammetric determination of L-dopa using an electrode modified with trinuclear ruthenium ammine complex (Ru-red) supported on Y-type zeolite

The L-dopa is the immediate precursor of the neurotransmitter dopamine. Unlike dopamine, L-dopa easily enters the central nervous system and is used in the treatment of Parkinson's disease. A sensitive and selective method is presented for the voltammetric determination of L-dopa in pharmaceutical formulations using a carbon paste electrode modified with trinuclear ruthenium ammine complex [(NH3)(5)Ru-III-O-Ru-IV(NH3)(4)-O-Ru-III(NH3)(5)](6+) (Ru-red) incorporated in NaY zeolite. The parameters which influence on the electrode response (paste composition, potential scan rate, pH and interference) were also investigated. The optimum conditions were found to an electrode composition (m/m) of 25% zeolite containing 6.7% Ru, 50% graphite and 25% mineral oil in acetate buffer at pH 4.8. Voltammetric peak currents showed a linear response for L-dopa concentration in the range between 1.2 x 10(-4) and 1.0 x 10(-2) Mol l(-1) (r = 0.9988) with a detection limit of 8.5 x 10(-5) mol l(-1). The variation coefficient for a 1.0 x 10(-3) mol l(-1) L-dopa (n = 10) was 5.5%. The results obtained for L-dopa in pharmaceutical formulations (tablet) was in agreement with compared official method. In conclusion, this study has illustrated that the proposed electrode modified with Ru-red incorporated zeolite is suitable valuable for selective measurements of L-dopa. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Multifactorial approach to non-viral gene therapy: development of an efficient system for the retina

Tese de Doutoramento, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2016