Contested dominance modifies the anovulatory consequences of social subordination in female marmosets

Dominance status among female marmosets is reflected in agonistic behavior and ovarian function. Socially dominant females receive submissive behavior from subordinates, while exhibiting normal ovulatory function. Subordinate females, however, receive agonistic behavior from dominants, while exhibiting reduced or absent ovulatory function. Such disparity in female fertility is not absolute, and groups with two breeding females have been described. The data reported here were obtained from 8 female-female pairs of captive female marmosets, each housed with a single unrelated male. Pairs were classified into two groups: “uncontested” dominance (UD) and “contested” dominance (CD), with 4 pairs each. Dominant females in UD pairs showed significantly higher frequencies (4.1) of agonism (piloerection, attack and chasing) than their subordinates (0.36), and agonistic behaviors were overall more frequently displayed by CD than by UD pairs. Subordinates in CD pairs exhibited more agonistic behavior (2.9) than subordinates in UD pairs (0.36), which displayed significantly more submissive (6.97) behaviors than their dominants (0.35). The data suggest that there is more than one kind of dominance relationship between female common marmosets. Assessment of progesterone levels showed that while subordinates in UD pairs appeared to be anovulatory, the degree of ovulatory disruption in subordinates of CD pairs was more varied and less complete. We suggest that such variation in female-female social dominance relationships and the associated variation in the degree and reliability of fertility suppression may explain variations of the reproductive condition of free-living groups of common marmosets

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

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

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.

Contested dominance modifies the anovulatory consequences of social subordination in female marmosets

Dominance status among female marmosets is reflected in agonistic behavior and ovarian function. Socially dominant females receive submissive behavior from subordinates, while exhibiting normal ovulatory function. Subordinate females, however, receive agonistic behavior from dominants, while exhibiting reduced or absent ovulatory function. Such disparity in female fertility is not absolute, and groups with two breeding females have been described. The data reported here were obtained from 8 female-female pairs of captive female marmosets, each housed with a single unrelated male. Pairs were classified into two groups: “uncontested” dominance (UD) and “contested” dominance (CD), with 4 pairs each. Dominant females in UD pairs showed significantly higher frequencies (4.1) of agonism (piloerection, attack and chasing) than their subordinates (0.36), and agonistic behaviors were overall more frequently displayed by CD than by UD pairs. Subordinates in CD pairs exhibited more agonistic behavior (2.9) than subordinates in UD pairs (0.36), which displayed significantly more submissive (6.97) behaviors than their dominants (0.35). The data suggest that there is more than one kind of dominance relationship between female common marmosets. Assessment of progesterone levels showed that while subordinates in UD pairs appeared to be anovulatory, the degree of ovulatory disruption in subordinates of CD pairs was more varied and less complete. We suggest that such variation in female-female social dominance relationships and the associated variation in the degree and reliability of fertility suppression may explain variations of the reproductive condition of free-living groups of common marmosets

Mutations in SNX14 cause a distinctive autosomal-recessive cerebellar ataxia and intellectual disability syndrome

Intellectual disability and cerebellar atrophy occur together in a large number of genetic conditions and are frequently associated with microcephaly and/or epilepsy. Here we report the identification of causal mutations in Sorting Nexin 14 (SNX14) found in seven affected individuals from three unrelated consanguineous families who presented with recessively inherited moderate-severe intellectual disability, cerebellar ataxia, early-onset cerebellar atrophy, sensorineural hearing loss, and the distinctive association of progressively coarsening facial features, relative macrocephaly, and the absence of seizures. We used homozygosity mapping and whole-exome sequencing to identify a homozygous nonsense mutation and an in-frame multiexon deletion in two families. A homozygous splice site mutation was identified by Sanger sequencing of SNX14 in a third family, selected purely by phenotypic similarity. This discovery confirms that these characteristic features represent a distinct and recognizable syndrome. SNX14 encodes a cellular protein containing Phox (PX) and regulator of G protein signaling (RGS) domains. Weighted gene coexpression network analysis predicts that SNX14 is highly coexpressed with genes involved in cellular protein metabolism and vesicle-mediated transport. All three mutations either directly affected the PX domain or diminished SNX14 levels, implicating a loss of normal cellular function. This manifested as increased cytoplasmic vacuolation as observed in cultured fibroblasts. Our findings indicate an essential role for SNX14 in neural development and function, particularly in development and maturation of the cerebellum.

Reading Performance in Children with Visual Function Anomalies

Aims: To compare reading performance in children with and without visual function anomalies and identify the influence of abnormal visual function and other variables in reading ability. Methods: A cross-sectional study was carried in 110 children of school age (6-11 years) with Abnormal Visual Function (AVF) and 562 children with Normal Visual Function (NVF). An orthoptic assessment (visual acuity, ocular alignment, near point of convergence and accommodation, stereopsis and vergences) and autorefraction was carried out. Oral reading was analyzed (list of 34 words). Number of errors, accuracy (percentage of success) and reading speed (words per minute - wpm) were used as reading indicators. Sociodemographic information from parents (n=670) and teachers (n=34) was obtained. Results: Children with AVF had a higher number of errors (AVF=3.00 errors; NVF=1.00 errors; p<0.001), a lower accuracy (AVF=91.18%; NVF=97.06%; p<0.001) and reading speed (AVF=24.71 wpm; NVF=27.39 wpm; p=0.007). Reading speed in the 3rd school grade was not statistically different between the two groups (AVF=31.41 wpm; NVF=32.54 wpm; p=0.113). Children with uncorrected hyperopia (p=0.003) and astigmatism (p=0.019) had worst reading performance. Children in 2nd, 3rd, or 4th grades presented a lower risk of having reading impairment when compared with the 1st grade. Conclusion: Children with AVF had reading impairment in the first school grade. It seems that reading abilities have a wide variation and this disparity lessens in older children. The slow reading characteristics of the children with AVF are similar to dyslexic children, which suggest the need for an eye evaluation before classifying the children as dyslexic.

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

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

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.

Tissue engineering of articular cartilage with biomimetic zones

Articular cartilage damage is a persistent and increasing problem with the aging population, and treatments to achieve biological repair or restoration remain a challenge. Cartilage tissue engineering approaches have been investigated for over 20 years, but have yet to achieve the consistency and effectiveness for widespread clinical use. One of the potential reasons for this is that the engineered tissues do not have or establish the normal zonal organization of cells and extracellular matrix that appears critical for normal tissue function. A number of approaches are being taken currently to engineer tissue that more closely mimics the organization of native articular cartilage. This review focuses on the zonal organization of native articular cartilage, strategies being used to develop such organization, the reorganization that occurs after culture or implantation, and future prospects for the tissue engineering of articular cartilage with biomimetic zones.

Convexity, Classification, and Risk Bounds

Many of the classification algorithms developed in the machine learning literature, including the support vector machine and boosting, can be viewed as minimum contrast methods that minimize a convex surrogate of the 0–1 loss function. The convexity makes these algorithms computationally efficient. The use of a surrogate, however, has statistical consequences that must be balanced against the computational virtues of convexity. To study these issues, we provide a general quantitative relationship between the risk as assessed using the 0–1 loss and the risk as assessed using any nonnegative surrogate loss function. We show that this relationship gives nontrivial upper bounds on excess risk under the weakest possible condition on the loss function—that it satisfies a pointwise form of Fisher consistency for classification. The relationship is based on a simple variational transformation of the loss function that is easy to compute in many applications. We also present a refined version of this result in the case of low noise, and show that in this case, strictly convex loss functions lead to faster rates of convergence of the risk than would be implied by standard uniform convergence arguments. Finally, we present applications of our results to the estimation of convergence rates in function classes that are scaled convex hulls of a finite-dimensional base class, with a variety of commonly used loss functions.

Fast rates for estimation error and oracle inequalities for model section

We consider complexity penalization methods for model selection. These methods aim to choose a model to optimally trade off estimation and approximation errors by minimizing the sum of an empirical risk term and a complexity penalty. It is well known that if we use a bound on the maximal deviation between empirical and true risks as a complexity penalty, then the risk of our choice is no more than the approximation error plus twice the complexity penalty. There are many cases, however, where complexity penalties like this give loose upper bounds on the estimation error. In particular, if we choose a function from a suitably simple convex function class with a strictly convex loss function, then the estimation error (the difference between the risk of the empirical risk minimizer and the minimal risk in the class) approaches zero at a faster rate than the maximal deviation between empirical and true risks. In this paper, we address the question of whether it is possible to design a complexity penalized model selection method for these situations. We show that, provided the sequence of models is ordered by inclusion, in these cases we can use tight upper bounds on estimation error as a complexity penalty. Surprisingly, this is the case even in situations when the difference between the empirical risk and true risk (and indeed the error of any estimate of the approximation error) decreases much more slowly than the complexity penalty. We give an oracle inequality showing that the resulting model selection method chooses a function with risk no more than the approximation error plus a constant times the complexity penalty.

Optimal strategies and minimax lower bounds for online convex games

A number of learning problems can be cast as an Online Convex Game: on each round, a learner makes a prediction x from a convex set, the environment plays a loss function f, and the learner’s long-term goal is to minimize regret. Algorithms have been proposed by Zinkevich, when f is assumed to be convex, and Hazan et al., when f is assumed to be strongly convex, that have provably low regret. We consider these two settings and analyze such games from a minimax perspective, proving minimax strategies and lower bounds in each case. These results prove that the existing algorithms are essentially optimal.

Evolutionary design of bone scaffolds with reference to material selection

The favourable scaffold for bone tissue engineering should have desired characteristic features, such as adequate mechanical strength and three-dimensional open porosity, which guarantee a suitable environment for tissue regeneration. In fact, the design of such complex structures like bone scaffolds is a challenge for investigators. One of the aims is to achieve the best possible mechanical strength-degradation rate ratio. In this paper we attempt to use numerical modelling to evaluate material properties for designing bone tissue engineering scaffold fabricated via the fused deposition modelling technique. For our studies the standard genetic algorithm was used, which is an efficient method of discrete optimization. For the fused deposition modelling scaffold, each individual strut is scrutinized for its role in the architecture and structural support it provides for the scaffold, and its contribution to the overall scaffold was studied. The goal of the study was to create a numerical tool that could help to acquire the desired behaviour of tissue engineered scaffolds and our results showed that this could be achieved efficiently by using different materials for individual struts. To represent a great number of ways in which scaffold mechanical function loss could proceed, the exemplary set of different desirable scaffold stiffness loss function was chosen. © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

On the efficacy of techniques for evaluating multivariate volatility forecasts

The performance of techniques for evaluating multivariate volatility forecasts are not yet as well understood as their univariate counterparts. This paper aims to evaluate the efficacy of a range of traditional statistical-based methods for multivariate forecast evaluation together with methods based on underlying considerations of economic theory. It is found that a statistical-based method based on likelihood theory and an economic loss function based on portfolio variance are the most effective means of identifying optimal forecasts of conditional covariance matrices.

Signaling of receptor tyrosine kinases in the nucleus

Since the discovery of the first receptor tyrosine kinase (RTK) proteins in the late 1970s and early 1980s, many scientists have explored the functions of these important cell signaling molecules. The finding that these proteins are often deregulated or mutated in diseases such as cancers and diabetes, together with their potential as clinical therapeutic targets, has further highlighted the necessity for understanding the signaling functions of these important proteins. The mechanisms of RTK regulation and function have been recently reviewed by Lemmon & Schlessinger (2010) but in this review we instead focus on the results of several recent studies that show receptor tyrosine kinases can function from subcellular localisations, including in particular the nucleus, in addition to their classical plasma membrane location. Nuclear localisation of receptor tyrosine kinases has been demonstrated to be important for normal cell function but is also believed to contribute to the pathogenesis of several human diseases.