Prolonged Rehabilitation of Jones Fracture in Division I-A Collegiate American Football Player: A Case Report

Objective: To describe the prolonged rehabilitation program for a Jones fracture in a Division I-A American football player. Background: A 21 year old, African American, collegiate football player (body mass= 264 lb; height= 76.5 in; body fat= 16.0%) complained of a sharp pain at the dorsal aspect of the left foot. The athlete experiences a compressive force to the fifth metatarsal and upon evaluation, mild swelling was present along the lateral aspect of the foot. Differential Diagnosis: Jones fracture, metatarsal fracture, bone contusion. Treatment: An intramedullary fixation surgery was scheduled two weeks post injury, to correct and stabilize the fracture. Intramedullary fixation is a method of mending the bone internally with a screw, wire, or metal plate along the fractured bone length wise. Following surgery the athlete continued use of crutches for ambulation and was placed in a removable walking boot for 5 weeks. Uniqueness: This case presented a unique challenge in the rehabilitation program, as the athlete experienced slow formation of the bone callus and therefore a prolonged rate of recovery. The athlete was in a walking boot longer than expected (2 weeks longer than anticipated) which inhibited advancement in his rehabilitation due to a slow bone callus formation. A soft callus usually begins to form at day 5 following injury, but documentation was incomplete, and a hypothesis for slow bone callus formation could be secondary to lengthened time between injury occurrence and injury reporting. The athlete may have been weight bearing during the early callus formation, but healing may have been prohibited. Also, vascularization in the area is already limited and may also have played a role in delayed bone growth. Conclusions: Although the return to participation was longer than expected, the rehabilitation program was successful in returning the athlete to competition.

Anxious children who received treatment grow -up: An 8-to-13 year follow-up study

This dissertation examined the long-term efficacy (8-to-13 years, M = 9.54, SD = 1.689) of exposure-based cognitive-behavioral therapy (CBT) for phobic and anxiety disorders in youths. Long-term efficacy was examined in terms of diagnostic recovery, symptom reductions, and clinically significant change. This dissertation also examined predictors of long-term efficacy (e.g., age, gender, and other clinical characteristics) as well as the relative long-term efficacy of CBT for Hispanic/Latino and European American youth. ^ Participants consisted of 67 youth (age range 15–26 years; M = 19.43, SD = 3.02 years at time of follow-up assessment), (47.8% females, 37.3% Hispanic/Latino) who had participated in one of two clinical trials (Silverman et al., 1999a, b). After providing informed consent to participate in the long term follow-up, youths completed a diagnostic interview and a battery of questionnaires. Results indicated that treatment gains were maintained about 9.5 years after treatment was completed. Maintenance of treatment gains was evident in terms of diagnostic recovery, symptom reductions, and clinically significant change. Long-term treatment gains extended to both ethnic groups and the two ethnic groups were functionally equivalent along most indices examined. Analyses of predictors of long-term outcome showed that parent self-reported pre-treatment depression, youth-reported pre-treatment depression, and youths retrospective reports of negative life events were significantly associated with less favorable long-term gains in terms of total symptoms of anxiety at long-term follow-up. In terms of long-term sequelae, youths with less successful post-treatment outcomes reported seeking-out additional treatment as well as using/abused substances and substance dependence significantly more than youths with successful post-treatment outcomes. Results are discussed in terms of the contribution of the present study to knowledge base about the long-term efficacy of exposure-based CBT procedures for phobic and anxiety disorders in youth. Findings also are discussed in terms of the need to modify CBT procedures to target youths with less successful post-treatment outcomes. Limitations and future directions are presented. ^

Engineering Highly-functional, Self-regenerative Skeletal Muscle Tissues with Enhanced Vascularization and Survival in Vivo

Tissue engineering of biomimetic skeletal muscle may lead to development of new therapies for myogenic repair and generation of improved in vitro models for studies of muscle function, regeneration, and disease. For the optimal therapeutic and in vitro results, engineered muscle should recreate the force-generating and regenerative capacities of native muscle, enabled respectively by its two main cellular constituents, the mature myofibers and satellite cells (SCs). Still, after 20 years of research, engineered muscle tissues fall short of mimicking contractile function and self-repair capacity of native skeletal muscle. To overcome this limitation, we set the thesis goals to: 1) generate a highly functional, self-regenerative engineered skeletal muscle and 2) explore mechanisms governing its formation and regeneration in vitro and survival and vascularization in vivo.

By studying myogenic progenitors isolated from neonatal rats, we first discovered advantages of using an adherent cell fraction for engineering of skeletal muscles with robust structure and function and the formation of a SC pool. Specifically, when synergized with dynamic culture conditions, the use of adherent cells yielded muscle constructs capable of replicating the contractile output of native neonatal muscle, generating >40 mN/mm2 of specific force. Moreover, tissue structure and cellular heterogeneity of engineered muscle constructs closely resembled those of native muscle, consisting of aligned, striated myofibers embedded in a matrix of basal lamina proteins and SCs that resided in native-like niches. Importantly, we identified rapid formation of myofibers early during engineered muscle culture as a critical condition leading to SC homing and conversion to a quiescent, non-proliferative state. The SCs retained natural regenerative capacity and activated, proliferated, and differentiated to rebuild damaged myofibers and recover contractile function within 10 days after the muscle was injured by cardiotoxin (CTX). The resulting regenerative response was directly dependent on the abundance of SCs in the engineered muscle that we varied by expanding starting cell population under different levels of basic fibroblast growth factor (bFGF), an inhibitor of myogenic differentiation. Using a dorsal skinfold window chamber model in nude mice, we further demonstrated that within 2 weeks after implantation, initially avascular engineered muscle underwent robust vascularization and perfusion and exhibited improved structure and contractile function beyond what was achievable in vitro.

To enhance translational value of our approach, we transitioned to use of adult rat myogenic cells, but found that despite similar function to that of neonatal constructs, adult-derived muscle lacked regenerative capacity. Using a novel platform for live monitoring of calcium transients during construct culture, we rapidly screened for potential enhancers of regeneration to establish that many known pro-regenerative soluble factors were ineffective in stimulating in vitro engineered muscle recovery from CTX injury. This led us to introduce bone marrow-derived macrophages (BMDMs), an established non-myogenic contributor to muscle repair, to the adult-derived constructs and to demonstrate remarkable recovery of force generation (>80%) and muscle mass (>70%) following CTX injury. Mechanistically, while similar patterns of early SC activation and proliferation upon injury were observed in engineered muscles with and without BMDMs, a significant decrease in injury-induced apoptosis occurred only in the presence of BMDMs. The importance of preventing apoptosis was further demonstrated by showing that application of caspase inhibitor (Q-VD-OPh) yielded myofiber regrowth and functional recovery post-injury. Gene expression analysis suggested muscle-secreted tumor necrosis factor-α (TNFα) as a potential inducer of apoptosis as common for muscle degeneration in diseases and aging in vivo. Finally, we showed that BMDM incorporation in engineered muscle enhanced its growth, angiogenesis, and function following implantation in the dorsal window chambers in nude mice.

In summary, this thesis describes novel strategies to engineer highly contractile and regenerative skeletal muscle tissues starting from neonatal or adult rat myogenic cells. We find that age-dependent differences of myogenic cells distinctly affect the self-repair capacity but not contractile function of engineered muscle. Adult, but not neonatal, myogenic progenitors appear to require co-culture with other cells, such as bone marrow-derived macrophages, to allow robust muscle regeneration in vitro and rapid vascularization in vivo. Regarding the established roles of immune system cells in the repair of various muscle and non-muscle tissues, we expect that our work will stimulate the future applications of immune cells as pro-regenerative or anti-inflammatory constituents of engineered tissue grafts. Furthermore, we expect that rodent studies in this thesis will inspire successful engineering of biomimetic human muscle tissues for use in regenerative therapy and drug discovery applications.

Hearing the Child's Voice: Their Lived Experience in the Pediatric Intensive Care Unit

Background: More than 200,000 children are admitted annually to Pediatric Intensive Care Units (PICUs) in the US. Research has shown young children can provide insight into their hospitalization experiences; child reports rather than parental reports are critical to understanding the child’s experience. Information relating to children’s perceptions while still in the PICU is scarce. Aims: The purpose of this qualitative study was to investigate school age children’s and adolescents’ perceptions of PICU while in the PICU; changes in perceptions after transfer to the General Care Unit (GCU); differences in perceptions of school age children/adolescents and those with more invasive procedures. Methods: Interviews were conducted in PICU within 24-48 hours of admission and 24-48 hours after transfer to GCU. Data on demographics, clinical care and number/types of procedures were obtained. Results: Participants were 7 school age children, 13 adolescents; 10 Hispanic; 13 males. Five overarching themes: Coping Strategies, Environmental Factors, Stressors, Procedures/Medications, and Information. Children emphasized the importance of peer support and visitation; adolescents relied strongly on social media and texting. Parent visits sometimes were more stressful than peer visits. Video games, TV, visitors, and eating were diversional activities. In the PICU, they wanted windows to see outside and interesting things to see on the ceiling above them. Children expressed anticipatory fear of shots and procedures, frustration with lab work, and overwhelming PICU equipment. Number of child responses was higher in PICU (927) than GCU (593); the largest difference was in Environmental Factors. Variations between school age children and adolescents were primarily in Coping Strategies, especially in social support. Number of GCU procedures were the same (8 children) or greater (2 children) than PICU procedures. Discussion: Admission to PICU is a very stressful event. Perceptions from children while still in PICU found information not previously found in the literature. Longitudinal studies to identify children’s perceptions regarding PICU hospitalization and post-discharge outcomes are needed.

THE EPIDEMIOLOGY AND HEALTH ECONOMICS OF ANKLE INJURIES

The thesis focuses on a central theme of the epidemiology and health economics of ankle sprains to inform health policy and the provision of health services. It describes the burden, prognosis, resource utilization, and costs attributed to these injuries. The first manuscript systematically reviewed 34 studies on the direct and indirect costs of treating ankle and foot injuries. The overall costs per patient ranged from $2,075- $3,799 (2014 USD) for ankle sprains; $290-$20,132 for ankle fractures; and $6,345-$45,731 for foot fractures, reflecting differences in injury severity, treatment methods, and study characteristics. The second manuscript provided an epidemiological and economic profile of non-fracture ankle and foot injuries in Ontario using linked databases from the Institute for Clinical Evaluative Sciences. The incidence rate of ankle sprains was 16.9/1,000 person-years. Annually, ankle and foot injuries cost $21,685,876 (2015 CAD). The mean expenses per case were $99.98 (95% CI, $99.70-100.26) for any injury. Costs ranged from $133.78-$210.75 for ankle sprains and $1,497.12-$1,755.69 for dislocations. The third manuscript explored the impact of body mass index on recovery from medically attended grade 1 and 2 ankle sprains using the Foot and Ankle Outcome Score. Data came from a randomized controlled trial of a physiotherapy intervention in Kingston, Ontario. At six months, the odds ratio of recovery for participants with obesity was 0.60 (0.37-0.97) before adjustment and 0.74 (0.43-1.29) after adjustment compared to non-overweight participants. The fourth manuscript used trial data to examine the health-related quality of life among ankle sprain patients using the Health Utilities Index version 3 (HUI-3). The greatest improvements in scores were seen at one month post-injury (HUI-3: 0.88, 95% CI: 0.86-0.90). Individuals with grade 2 sprains had significantly lower ambulation scores than those with grade 1 sprains (0.70 vs. 0.84; p<0.05). The final manuscript used trial data to describe the financial burden (direct and indirect costs) of ankle sprains. The overall mean costs were $1,508 (SD: $1,452) at one month and increased to $2,206 (SD: $3,419) at six months. Individuals with more severe injuries at baseline had significantly higher (p<0.001) costs compared to individuals with less severe injuries, after controlling for confounders.

PROGNOSTIC FACTORS PREDICTING FUNCTIONAL OUTCOME AT FOUR MONTHS FOLLOWING ACUTE ANKLE SPRAIN

PROGNOSTIC FACTORS PREDICTING FUNCTIONAL OUTCOME AT FOUR MONTHS FOLLOWING ACUTE ANKLE SPRAINBleakley C.M.1, O'Connor S.R.1, Tully M.A.2, Rocke L.G.3, MacAuley D.C.1, Bradbury I.4, Keegan S.4, McDonough S.M.11University of Ulster, Health & Rehabilitation Sciences Research Institute, Newtownabbey, United Kingdom, 2Queen's University, UKCRC Centre of Excellence for Public Health (NI), Belfast, United Kingdom, 3Royal Victoria Hospital, Department of Emergency Medicine, Belfast, United Kingdom, 4Frontier Science (Scotland), Kincraig, Inverness-shire, United KingdomPurpose: To identify clinically relevant factors assessed following acute ankle sprain that predict functional recovery at four months post-injury.Relevance: Ankle sprains are one of the most common musculoskeletal injuries with an estimated 5000 new cases occurring each day in the United Kingdom. In the acute phase, ankle sprains may be associated with pain and loss of function. In the longer-term there is a risk of residual problems including chronic pain or reinjury. Few studies have sought to examine factors associated with a poor long-term prognosis.Participants: 101 patients (Age: Mean (SD) 25.9 (7.9) years; Body Mass Index (BMI): 25.3 (3.5) kg/m2) with an acute grade 1 or 2 ankle sprain attending an accident and emergency department or sports injury clinic. Exclusion criteria included complete (grade 3) rupture of the ankle ligament complex, bony ankle injury or multiple injuries.Methods: Participants were allocated as part of a randomised controlled trial to an accelerated intervention incorporating intermittent ice and early therapeutic exercise or a standard protection, rest, ice, compression, and elevation intervention for one week. Treatment was then standardised in both groups and consisted of ankle rehabilitation exercises focusing on muscle strengthening, neuromuscular training, and sports specific functional exercises for a period of approximately four to six weeks. On initial assessment age, gender, mechanism of injury, presence of an audible pop or snap and the presence of contact during the injury were recorded. The following factors were also recorded at baseline and at one and four weeks post-injury: weight-bearing dorsi-flexion test, lateral hop test, presence of medial pain on palpation and a positive impingement sign. Functional status was assessed using the Karlsson score at baseline, at week four and at four months. Reinjury rates were recorded throughout the intervention phase and at four months.Analysis: A mixed between-within subjects analysis of variance (ANOVA) was used to determine the effect of each factor on functional status at week four and at four months. Significance was set at a Bonferroni adjusted level of 0.0125 (0.05/4).Results: Eighty-five participants (84%) were available at final follow-up assessment. Pain on weight-bearing dorsi-flexion and lateral hop tests at week four were both associated with a lower functional score at four months post-injury (P = 0.011 and P = 0.001). No other significant interactions were observed at any other timepoint (baseline or week one). There were only two reinjuries within the four month follow-up period with a further two reported at approximately six months post-injury. We were therefore unable to determine whether any factors were associated with an increased risk of reinjury.Conclusions: Potential prognostic factors on initial or early examination after acute ankle sprain did not help predict functional recovery at four months post-injury. However, pain on weight-bearing dorsi-flexion and lateral hop tests observed at four weeks were associated with a slower rate of recovery.Implications: Some clinical tests may help identify patients at risk of poor functional recovery after acute ankle sprain. However, further work is required to examine factors which may be predictive on initial assessment.Key-words: 1. Prognostic factors 2. Recovery 3. Ankle sprainFunding acknowledgements: Physiotherapy Research Foundation, Chartered Society of Physiotherapy, Strategic Priority Fund; Department of Employment and Learning, Northern Ireland.Ethics approval: Office for Research Ethics Committee (UK).

Marqueurs électrophysiologiques des dysfonctions attentionnelles et de leur récupération suite à un traumatisme craniocérébral léger

L’objectif principal de cette thèse était d’obtenir, via l’électrophysiologie cognitive, des indices de fonctionnement post-traumatisme craniocérébral léger (TCCL) pour différents niveaux de traitement de l’information, soit l’attention sélective, les processus décisionnels visuoattentionnels et les processus associés à l’exécution d’une réponse volontaire. L’hypothèse centrale était que les mécanismes de production des lésions de même que la pathophysiologie caractérisant le TCCL engendrent des dysfonctions visuoattentionnelles, du moins pendant la période aiguë suivant le TCCL (i.e. entre 1 et 3 mois post-accident), telles que mesurées à l’aide d’un nouveau paradigme électrophysiologique conçu à cet effet. Cette thèse présente deux articles qui décrivent le travail effectué afin de rencontrer ces objectifs et ainsi vérifier les hypothèses émises. Le premier article présente la démarche réalisée afin de créer une nouvelle tâche d’attention visuospatiale permettant d’obtenir les indices électrophysiologiques (amplitude, latence) et comportementaux (temps de réaction) liés aux processus de traitement visuel et attentionnel précoce (P1, N1, N2-nogo, P2, Ptc) à l’attention visuelle sélective (N2pc, SPCN) et aux processus décisionnels (P3b, P3a) chez un groupe de participants sains (i.e. sans atteinte neurologique). Le deuxième article présente l’étude des effets persistants d’un TCCL sur les fonctions visuoattentionelles via l’obtention des indices électrophysiologiques ciblés (amplitude, latence) et de données comportementales (temps de réaction à la tâche et résultats aux tests neuropsychologiques) chez deux cohortes d’individus TCCL symptomatiques, l’une en phase subaigüe (3 premiers mois post-accident), l’autre en phase chronique (6 mois à 1 an post-accident), en comparaison à un groupe de participants témoins sains. Les résultats des articles présentés dans cette thèse montrent qu’il a été possible de créer une tâche simple qui permet d’étudier de façon rapide et peu coûteuse les différents niveaux de traitement de l’information impliqués dans le déploiement de l’attention visuospatiale. Par la suite, l’utilisation de cette tâche auprès d’individus atteints d’un TCCL testés en phase sub-aiguë ou en phase chronique a permis d’objectiver des profils d’atteintes et de récupération différentiels pour chacune des composantes étudiées. En effet, alors que les composantes associées au traitement précoce de l’information visuelle (P1, N1, N2) étaient intactes, certaines composantes attentionnelles (P2) et cognitivo-attentionnelles (P3a, P3b) étaient altérées, suggérant une dysfonction au niveau des dynamiques spatio-temporelles de l’attention, de l’orientation de l’attention et de la mémoire de travail, à court et/ou à long terme après le TCCL, ceci en présence de déficits neuropsychologiques en phase subaiguë surtout et d’une symptomatologie post-TCCL persistante. Cette thèse souligne l’importance de développer des outils diagnostics sensibles et exhaustifs permettant d’objectiver les divers processus et sous-processus cognitifs susceptible d’être atteints après un TCCL.

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.

Marqueurs électrophysiologiques des dysfonctions attentionnelles et de leur récupération suite à un traumatisme craniocérébral léger

L’objectif principal de cette thèse était d’obtenir, via l’électrophysiologie cognitive, des indices de fonctionnement post-traumatisme craniocérébral léger (TCCL) pour différents niveaux de traitement de l’information, soit l’attention sélective, les processus décisionnels visuoattentionnels et les processus associés à l’exécution d’une réponse volontaire. L’hypothèse centrale était que les mécanismes de production des lésions de même que la pathophysiologie caractérisant le TCCL engendrent des dysfonctions visuoattentionnelles, du moins pendant la période aiguë suivant le TCCL (i.e. entre 1 et 3 mois post-accident), telles que mesurées à l’aide d’un nouveau paradigme électrophysiologique conçu à cet effet. Cette thèse présente deux articles qui décrivent le travail effectué afin de rencontrer ces objectifs et ainsi vérifier les hypothèses émises. Le premier article présente la démarche réalisée afin de créer une nouvelle tâche d’attention visuospatiale permettant d’obtenir les indices électrophysiologiques (amplitude, latence) et comportementaux (temps de réaction) liés aux processus de traitement visuel et attentionnel précoce (P1, N1, N2-nogo, P2, Ptc) à l’attention visuelle sélective (N2pc, SPCN) et aux processus décisionnels (P3b, P3a) chez un groupe de participants sains (i.e. sans atteinte neurologique). Le deuxième article présente l’étude des effets persistants d’un TCCL sur les fonctions visuoattentionelles via l’obtention des indices électrophysiologiques ciblés (amplitude, latence) et de données comportementales (temps de réaction à la tâche et résultats aux tests neuropsychologiques) chez deux cohortes d’individus TCCL symptomatiques, l’une en phase subaigüe (3 premiers mois post-accident), l’autre en phase chronique (6 mois à 1 an post-accident), en comparaison à un groupe de participants témoins sains. Les résultats des articles présentés dans cette thèse montrent qu’il a été possible de créer une tâche simple qui permet d’étudier de façon rapide et peu coûteuse les différents niveaux de traitement de l’information impliqués dans le déploiement de l’attention visuospatiale. Par la suite, l’utilisation de cette tâche auprès d’individus atteints d’un TCCL testés en phase sub-aiguë ou en phase chronique a permis d’objectiver des profils d’atteintes et de récupération différentiels pour chacune des composantes étudiées. En effet, alors que les composantes associées au traitement précoce de l’information visuelle (P1, N1, N2) étaient intactes, certaines composantes attentionnelles (P2) et cognitivo-attentionnelles (P3a, P3b) étaient altérées, suggérant une dysfonction au niveau des dynamiques spatio-temporelles de l’attention, de l’orientation de l’attention et de la mémoire de travail, à court et/ou à long terme après le TCCL, ceci en présence de déficits neuropsychologiques en phase subaiguë surtout et d’une symptomatologie post-TCCL persistante. Cette thèse souligne l’importance de développer des outils diagnostics sensibles et exhaustifs permettant d’objectiver les divers processus et sous-processus cognitifs susceptible d’être atteints après un TCCL.

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.

The Epidemiology and Health Economics of Ankle Injuries

Thesis (Ph.D, Community Health & Epidemiology) -- Queen's University, 2016-10-03 22:59:05.858

La dépression suite à un traumatisme cranio-cérébral : La contribution de la douleur, des comorbidités et des blessures aux autres parties du corps

La dépression est le trouble psychiatrique le plus fréquent dans la population ayant subi un traumatisme cranio-cérébral (TCC). Les blessures aux autres parties du corps, les problèmes de santé, la douleur et les migraines semblent liés à la dépression post-TCC. L’objectif de ce mémoire est de mieux comprendre ces liens. Les taux de dépression chez les individus ayant des blessures aux autres parties du corps au moment du TCC ou de la douleur significative, des migraines, la prise d’analgésiques ou des problèmes de santé comorbides à 4, 8 et 12 mois post-blessure ont été comparés à ceux des gens qui ne présentent pas ces facteurs. Ensuite, l’influence de ces variables à 4 mois post-TCC sur le risque de développer la dépression au cours de la première année post-TCC a été analysé. Le risque de présenter une dépression au cours de la première année post-TCC est plus élevé pour les individus qui rapportent des blessures aux membres inférieurs au moment du TCC et de la douleur significative, des migraines, la prise d’analgésiques et des problèmes de santé comorbides à 4 mois post-blessure. Une histoire de dépression pré-morbide demeure la variable avec la plus grande force prédictive d’une dépression post-TCC. Ces résultats démontrent l’importance de suivis ciblés pour la population TCC présentant ces facteurs.

Systematic variation of the severity of motor vehicle accident-related traumatic brain injury vignettes produces different post-concussion symptom reports

This study investigated the specificity of the post-concussion syndrome (PCS) expectation-as-etiology hypothesis. Undergraduate students (n = 551) were randomly allocated to one of three vignette conditions. Vignettes depicted either a very mild (VMI), mild (MI), or moderate-to-severe (MSI) motor vehicle-related traumatic brain injury (TBI). Participants reported the PCS and PTSD symptoms that they imagined the depicted injury would produce. Secondary outcomes (knowledge of mild TBI, and the perceived undesirability of TBI) were also assessed. After data screening, the distribution of participants by condition was: VMI (n = 100), MI (n = 96), and MSI (n = 71). There was a significant effect of condition on PCS symptomatology, F(2, 264) = 16.55, p < .001. Significantly greater PCS symptomatology was expected in the MSI condition compared to the other conditions (MSI > VMI; medium effect, r = .33; MSI > MI; small-to-medium effect, r = .22). The same pattern of group differences was found for PTSD symptoms, F(2, 264) = 17.12, p < .001. Knowledge of mild TBI was not related to differences in expected PCS symptoms by condition; and the perceived undesirability of TBI was only associated with reported PCS symptomatology in the MSI condition. Systematic variation in the severity of a depicted TBI produces different PCS and PTSD symptom expectations. Even a very mild TBI vignette can elicit expectations of PCS symptoms.

Post-Procedural Troponin Elevation and Clinical Outcomes Following Transcatheter Aortic Valve Implantation.

BACKGROUND Biomarkers of myocardial injury increase frequently during transcatheter aortic valve implantation (TAVI). The impact of postprocedural cardiac troponin (cTn) elevation on short-term outcomes remains controversial, and the association with long-term prognosis is unknown. METHODS AND RESULTS We evaluated 577 consecutive patients with severe aortic stenosis treated with TAVI between 2007 and 2012. Myocardial injury, defined according to the Valve Academic Research Consortium (VARC)-2 as post-TAVI cardiac troponin T (cTnT) >15× the upper limit of normal, occurred in 338 patients (58.1%). In multivariate analyses, myocardial injury was associated with higher risk of all-cause mortality at 30 days (adjusted hazard ratio [HR], 8.77; 95% CI, 2.07-37.12; P=0.003) and remained a significant predictor at 2 years (adjusted HR, 1.98; 95% CI, 1.36-2.88; P<0.001). Higher cTnT cutoffs did not add incremental predictive value compared with the VARC-2-defined cutoff. Whereas myocardial injury occurred more frequently in patients with versus without coronary artery disease (CAD), the relative impact of cTnT elevation on 2-year mortality did not differ between patients without CAD (adjusted HR, 2.59; 95% CI, 1.27-5.26; P=0.009) and those with CAD (adjusted HR, 1.71; 95% CI, 1.10-2.65; P=0.018; P for interaction=0.24). Mortality rates at 2 years were lowest in patients without CAD and no myocardial injury (11.6%) and highest in patients with complex CAD (SYNTAX score >22) and myocardial injury (41.1%). CONCLUSIONS VARC-2-defined cTnT elevation emerged as a strong, independent predictor of 30-day mortality and remained a modest, but significant, predictor throughout 2 years post-TAVI. The prognostic value of cTnT elevation was modified by the presence and complexity of underlying CAD with highest mortality risk observed in patients combining SYNTAX score >22 and evidence of myocardial injury.

An Internet training intervention for people with traumatic brain injury: Barriers and outcomes

Primary objective: To test whether people with cognitive-linguistic impairments following traumatic brain injury could learn to use the Internet using specialized training materials. Research design: Pre-post test design. Methods and procedures: Seven participants were each matched with a volunteer tutor. Basic Internet skills were taught over six lessons using a tutor's manual and a student manual. Instructions used simple text and graphics based on Microsoft Internet Explorer 5.5. Students underwent Internet skills assessments and interviews pre- and post-training. Tutors completed a post-training questionnaire. Main outcomes and results: Six of seven participants reached moderate-to-high degrees of independence. Literacy impairment was an expected training barrier; however, cognitive impairments affecting concentration, memory and motivation were more significant. Conclusions: Findings suggest that people with cognitive-linguistic impairments can learn Internet skills using specialized training materials. Participants and their carers also reported positive outcomes beyond the acquisition of Internet skills.