MOLECULAR MECHANISMS OF A ROOT SYSTEM TO SOIL ADAPTATION

Contrairement aux animaux, les plantes sont des organismes sessiles qui ne possèdent pas de mécanismes de fuite quand les conditions environnementales ne sont plus optimales. Les plantes sont physiquement ancrées à l'endroit où elles ont germées et aux conditions environnementales qui parfois peuvent être extrêmes. Les possibilités d'acclimatation de différentes espèces, parfois même de groupes de plantes au sein d'une même espèce, peuvent varier mais repose sur une adaptation génétique de la plante. L'adaptation est un long processus qui repose sur l'apparition spontanée de mutations génétiques, leur mise à l'épreuve face aux conditions environnementales, et dans le cas où la mutation a un impact positif sur la survie dans cet habitat particulier, elle sera maintenue dans une population donnée de plantes. De telles populations, appelées écotypes, sont le matériel de départ pour la découverte de gènes qui induisent un bénéfice pour la plante dans un environnement donné. La plante la plus étudiée en biologie moléculaire est Arabidopsis thaliana, l'arabette des prés. Dans une étude précédente, les racines d'écotypes naturels d'Arabidopsis ont été comparées et un écotype, Uk-1, avait le système racinaire le plus particulier. Cet écotype possède des racines beaucoup plus courtes et plus ramifiées que tous les autres écotypes. Des analyses plus poussées ont montré qu'une seule mutation dans un gène était la cause de ce phénotype, le gène BREVIS RADIX (BRX), mot latin signifiant 'racine courte'. Bien que l'on connaisse le gène BRX, on connaît finalement peu de choses sur son importance adaptative. Dans cette étude, nous avons montré que la mutation dans le gène BRX rend la plante plus résistante aux sols acides. Dans l'optique de mieux comprendre cette valeur adaptative du mutant brx, nous avons analysé dans quels tissus le gène BRX jouait un rôle important. Nous avons pu mettre en évidence que BRX est important pour le développement du protophloème. Le protophloème est un élément du système vasculaire de la plante. En général, les plantes supérieures possèdent deux systèmes de transport à longue distance. L'un d'eux, appelé xylème, transporte l'eau et les nutriments absorbés du sol par les racines vers les feuilles. Les feuilles sont le siège du processus de photosynthèse au cours duquel sont produits des sucres qui devront être distribués partout dans les autres parties de la plante. Le tissu cellulaire chargé de livrer les produits de la photosynthèse, ainsi que les régulateurs de croissance, est le phloème. Ce dernier regroupe le métaphloème et le protophloème. Le protophloème est essentiel pour la livraison des sucres synthétisés ainsi que des signaux de croissance aux pointes des racines, centres organogéniques responsables de la production de nouvelles cellules durant la phase de croissance de la racine. La structure du protophloème peut être décrite comme des tubes continus, vides et résistants, faits de cellules spécialisées qui permettent un transport efficace et rapide. Nous avons montré que dans les mutants brx ces canaux de transports sont discontinus car certaines cellules n'ont pas terminé leur cycle de différenciation. Ces cellules obstruent le conduit ce qui fait que les sucres et les signaux de croissance, comme l'auxine, ne peuvent plus être transportés aux méristèmes. En conséquence, la prolifération de l'activité des méristèmes est compromise, ce qui explique les racines courtes. Au lieu d'être délivré aux méristèmes, l'auxine se concentre en amont des méristèmes où cela provoque l'apparition de nouvelles racines branchées et, très probablement, l'activation des pompes à protons. Sur des sols acides, la concentration en ion H+ est très élevée. Ces ions entrent dans les cellules de la racine par diffusion et perturbent notablement la croissance des racines et de la plante en général. Si les cellules de la racine possédaient des pompes à protons hyperactives, elles seraient capable d'évacuer le surplus d'ions H+ en dehors de la cellule, ce qui leur assurerait de meilleures chances de survie sur sols acides. De fait, le mutant brx est capable d'acidifier le milieu de culture dans lequel il est cultivé plus efficacement que la plante sauvage. Ce mutant est également capable de donner plus de progéniture sur ce type de milieu de croissance que les plantes sauvages. Finalement, nous avons trouvé d'autres mutants brx en milieu naturel poussant sur sols acides, ce qui suggère fortement que la mutation du gène BRX est une des causes de l'adaptation aux sols acides. -- Plants as sessile organisms have developed different mechanisms to cope with the complex environmental conditions in which they live. Adaptation is the process through which traits evolve by natural selection to functionally improve in a given environmental context. An adaptation to the environment is characterized by the genetic changes in the entire populations that have been fixed by natural selection over many generations. BREVIS RADIX (BRX) gene was found through natural Arabidopsis accessions screen and was characterized as a root growth regulator since loss-of-function mutants exhibit arrested post-embryonic primary root growth in addition to a more branched root system. Although brx loss-of-function causes a complete alteration in root architecture, BRX activity is only required in the root vasculature, in particular in protophloem cell file. Protophloem is a part of the phloem transport network and is responsible for delivery of photo-assimilates and growth regulators, coming from the shoot through mature phloem component - metaphloem, to the all plant primary meristems. In order to perform its function, protophloem is the first cell file to differentiate within the root meristem. During this process, protophloem cells undergo a partial programmed cell death, during which they build a thicker cell wall, degrade nucleus and tonoplast while plasma membrane stays functional. Interestingly, protophloem cells enter elongation process only after differentiation into sieve elements is completed. Here we show that brx mutants fail to differentiate protophloem cell file properly, a phenotype that can be distinguished by a presence of a "gap" cells, non-differentiated cells between two flanking differentiated cells. Discontinuity of protophloem differentiation in brx mutants is considered to be a consequence of local hyperactivity of CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION 45 (CLE45) - BARELY ANY MERISTEM 3 (BAM3) signaling module. Interestingly, a CLE45 activity, most probably at the level of receptor binding, can be modulated by apoplastic pH. Altogether, our results imply that the activity of proton pumps, expressed in non-differentiated cells of protophloem, must be maintained under certain threshold, otherwise CLE45-BAM3 signaling pathway will be stimulated and in turn protophloem will not differentiate. Based on vacuolar morphology, a premature cell wall acidification in brx mutants stochastically prevents the protophloem differentiation. Only after protophloem differentiates, proton pumps can be activated in order to acidify apoplast and to support enucleated protophloem multifold elongation driven by surrounding cells growth. Finally, the protophloem differentiation failure would result in an auxin "traffic jam" in the upper parts of the root, created from the phloem-transported auxin that cannot be efficiently delivered to the meristem. Physiologically, auxin "leakage" from the plant vasculature network could have various consequences, since auxin is involved in the regulation of almost every aspect of plant growth and development. Thus, given that auxin stimulates lateral roots initiation and growth, this scenario explains more branched brx root system. Nevertheless, auxin is considered to activate plasma membrane proton pumps. Along with this, it has been shown that brx mutants acidify media much more than the wild type plants do, a trait that was proposed as an adaptive feature of naturally occurring brx null alleles in Arabidopsis populations found on acidic soils. Additionally, in our study we found that most of accessions originally collected from acidic sampling sites exhibit hypersensitivity to CLE45 treatment. This implies that adaptation of plants to acidic soil involves a positive selection pressure against upstream negative regulators of CLE45-BAM3 signaling, such as BRX. Perspective analysis of these accessions would provide more profound understanding of molecular mechanisms underlying plant adaptation to acidic soils. All these results are suggesting that targeting of the factors that affect protophloem differentiation is a good strategy of natural selection to change the root architecture and to develop an adaptation to a certain environment. -- Les plantes comme organismes sessiles ont développé différents mécanismes pour s'adapter aux conditions environnementales complexes dans lesquelles elles vivent. L'adaptation est le processus par lequel des traits vont évoluer via la sélection naturelle vers une amélioration fonctionnelle dans un contexte environnemental donné. Une adaptation à l'environnement est caractérisée par des changements génétiques dans des populations entières qui ont été fixés par la sélection naturelle sur plusieurs générations. Le gène BREVIS RADIX (BRX) a été identifié dans le crible d'une collection d'accessions naturelles d'Arabidopsis et a été caractérisé comme un régulateur de la croissance racinaire étant donné que le mutant perte-de-fonction montre une croissance racinaire primaire arrêtée au stade post-embryonnaire et présente de plus un système racinaire plus ramifié que la plante sauvage. Bien que le mutant perte-de-fonction brx cause une altération complète de l'architecture racinaire, l'activité de BRX n'est requise que dans la vascularisation racinaire, en particulier au niveau du protophloème. Le protophloème est un composant du réseau de transport du phloème et est responsable du transit des dérivés de la photosynthèse ainsi que des régulateurs de croissances, venant de la partie aérienne par le phloème mature (métaphloème) vers tous les méristèmes primaires de la plante. Pour pouvoir réaliser sa fonction, le protophloème est la première file de cellules à se différencier à l'intérieur du méristème de la racine. Pendant ce processus, les cellules du protophloème subissent une mort cellulaire programmée partielle durant laquelle elles épaississent leur paroi cellulaire, dégradent le noyau et le tonoplaste tandis que la membrane plasmique demeure fonctionnelle. De manière intéressante, les cellules du protophloème entament le processus d'allongement seulement après que la différenciation en tubes criblés soit complète. Ce travail montre que le mutant brx est incapable de mener à bien la différenciation de la file de cellules du protophloème, phénotype qui peut être visualisé par la présence de cellules 'trous', de cellules non différenciées entourées de deux cellules différenciées. La discontinuité de la différenciation du phloème dans le mutant brx est considérée comme la conséquence de l'hyperactivité localisée du module de signalisation CLA VA TA3/EMBRYO SURROUNDING REGION 45 (CLE45) - BARELY ANY MERISTEM 3 (BAM3). De manière intéressante, l'activité de CLE45, très probablement au niveau de la liaison avec le récepteur, peut être modulé par le pH apoplastique. Pris ensemble, nos résultats impliquent que l'activité des pompes à protons, actives dans les cellules non différenciées du protophloème, doit être maintenue en dessous d'un certain seuil autrement la cascade de signalisation CLE45-BAM3 serait stimulée, en conséquence de quoi le protophloème ne pourrait se différencier. D'après la morphologie vacuolaire, une acidification prématurée de la paroi cellulaire dans le mutant brx empêche la différenciation du protophloème de manière stochastique. Une fois que le protophloème se différencie, les pompes à protons peuvent alors être activées afin d'acidifier l'apoplaste et ainsi faciliter l'allongement des cellules énuclées du protophloème, entraînées par la croissance des cellules environnantes. Finalement, la différenciation défectueuse du protophloème produit une accumulation d'auxine dans la partie supérieure de la racine car le phloème ne peut plus acheminer efficacement l'auxine au méristème. Physiologiquement, la 'fuite' d'auxine à partir du réseau vasculaire de la plante peut avoir des conséquences variées puisque l'auxine est impliquée dans la régulation de la majorité des aspects de la croissance et développement de la plante. Etant donné que l'auxine stimule l'initiation et développement des racines latérales, ce scénario pourrait expliquer le système racinaire plus ramifié du mutant brx. En plus, l'auxine est considérée comme un activateur des pompes à protons. Par ailleurs, nous avons montré que les mutants brx ont la capacité d'acidifier le milieu plus efficacement que les plantes sauvages, une caractéristique des populations sauvages <¥Arabidopsis poussant sur des sols acides et contenant les allèles délétés brx. De plus, dans nos résultats nous avons mis en évidence que la plupart des accessions collectées originellement sur des sites acidophiles montre une hypersensibilité au traitement par CLE45. Ceci implique que l'adaptation des plantes aux sols acides repose sur la pression de sélection positive à rencontre des régulateurs négatifs de CLE45- BAM3, situés en amont de la cascade, tel le produit du gène BRX. Les analyses de ces accessions pourraient aboutir à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires responsables de l'adaptation des plantes aux sols acides. Tous nos résultats suggèrent que le ciblage des facteurs affectant la différenciation du protophloème serait une stratégie gagnante dans la sélection naturelle pour changer l'architecture de la racine et ainsi s'adapter efficacement à un nouvel environnement.

Treatment Options in the Management of Status Epilepticus

Status epilepticus treatment involves the use of several pharmacologic compounds, which are conceptually divided into three successive and additional lines of action. Because of their rapid onset of action, benzodiazepines represent the first approach; these are followed by classic antiepileptic drugs that are administered intravenously. In refractory episodes, pharmacologic coma induction with an appropriate anesthetic is advocated. Apart from first-line compounds, the level of evidence for medications used in status epilepticus is extremely limited. It is important to specifically address etiology in order to maximize the impact of the antiepileptic therapy. Fine-tuning of the treatment strategy, mainly regarding the choice of whether to induce coma, should be approached by balancing the benefits of rapid control of the status epilepticus with the risks of adverse effects. Although each status epilepticus episode should be treated as rapidly as possible, it appears advisable to reserve coma induction for those forms, such as generalized convulsive status, that have been shown to present a consistent risk of neurologic sequelae.

Severe and prolonged hypophosphatemia after intravenous iron administration in a malnourished patient.

Malnutrition may result in a phosphate-deficient state owing to a chronically insufficient phosphate intake. Concomitant iron deficiency is common and often supplemented by the intravenous route. It is not widely recognized that some parenteral iron formulations can induce hypophosphatemia. Herein we report a case of a severe and symptomatic hypophosphatemia (0.18 mM, normal range 0.8-1.4 mM) associated with an inappropriately reduced tubular reabsorption of phosphate (33%, norm >95%) in a malnourished patient with anorexia/bulimia who received 2 × 500 mg iron carboxymaltose (FCM) intravenously. Despite intravenous and oral phosphate supplements, it required 2 months to achieve a normal serum phosphate level. Our case demonstrates that in a chronically malnourished and phosphate-deficient state intravenous FCM could potentially be dangerous. If this form of iron application cannot be avoided, phosphate supplementation before and after iron infusion as well as close monitoring of phosphate levels are needed.

Effect of once-yearly zoledronic acid five milligrams on fracture risk and change in femoral neck bone mineral density.

CONTEXT: In the Health Outcomes and Reduced Incidence with Zoledronic Acid Once Yearly - Pivotal Fracture Trial (HORIZON-PFT), zoledronic acid (ZOL) 5 mg significantly reduced fracture risk. OBJECTIVE: The aim of the study was to identify factors associated with greater efficacy during ZOL 5 mg treatment. DESIGN, SETTING, AND PATIENTS: We conducted a subgroup analysis (preplanned and post hoc) of a multicenter, double-blind, placebo-controlled, 36-month trial in 7765 women with postmenopausal osteoporosis. Intervention: A single infusion of ZOL 5 mg or placebo was administered at baseline, 12, and 24 months. MAIN OUTCOME MEASURES: Primary endpoints were new vertebral fracture and hip fracture. Secondary endpoints were nonvertebral fracture and change in femoral neck bone mineral density (BMD). Baseline risk factor subgroups were age, BMD T-score and vertebral fracture status, total hip BMD, race, weight, geographical region, smoking, height loss, history of falls, physical activity, prior bisphosphonates, creatinine clearance, body mass index, and concomitant osteoporosis medications. RESULTS: Greater ZOL induced effects on vertebral fracture risk were seen with younger age (treatment-by-subgroup interaction, P = 0.05), normal creatinine clearance (P = 0.04), and body mass index >or= 25 kg/m(2) (P = 0.02). There were no significant treatment-factor interactions for hip or nonvertebral fracture or for change in BMD. CONCLUSIONS: ZOL appeared more effective in preventing vertebral fracture in younger women, overweight/obese women, and women with normal renal function. ZOL had similar effects irrespective of fracture risk factors or femoral neck BMD.

Selecting highly affine and well-expressed TCRs for gene therapy of melanoma.

A recent phase 1 trial has demonstrated that the generation of tumor-reactive T lymphocytes by transfer of specific T-cell receptor (TCR) genes into autologous lymphocytes is feasible. However, compared with results obtained by infusion of tumor-infiltrating lymphocytes, the response rate observed in this first TCR gene therapy trial is low. One strategy that is likely to enhance the success rate of TCR gene therapy is the use of tumor-reactive TCRs with a higher capacity for tumor cell recognition. We therefore sought to develop standardized procedures for the selection of well-expressed, high-affinity, and safe human TCRs. Here we show that TCR surface expression can be improved by modification of TCR alpha and beta sequences and that such improvement has a marked effect on the in vivo function of TCR gene-modified T cells. From a panel of human, melanoma-reactive TCRs we subsequently selected the TCR with the highest affinity. Furthermore, a generally applicable assay was used to assess the lack of alloreactivity of this TCR against a large series of common human leukocyte antigen alleles. The procedures described in this study should be of general value for the selection of well- and stably expressed, high-affinity, and safe human TCRs for subsequent clinical testing.

Mechanism of urinary calcium regulation by urinary magnesium and pH.

Urinary magnesium and pH are known to modulate urinary calcium excretion, but the mechanisms underlying these relationships are unknown. In this study, the data from 17 clinical trials in which urinary magnesium and pH were pharmacologically manipulated were analyzed, and it was found that the change in urinary calcium excretion is directly proportional to the change in magnesium excretion and inversely proportional to the change in urine pH; a regression equation was generated to relate these variables (R(2) = 0.58). For further exploration of these relationships, intravenous calcium chloride, magnesium chloride, or vehicle was administered to rats. Magnesium infusion significantly increased urinary calcium excretion (normalized to urinary creatinine), but calcium infusion did not affect magnesium excretion. Parathyroidectomy did not prevent this magnesium-induced hypercalciuria. The effect of magnesium loading on calciuria was still observed after treatment with furosemide, which disrupts calcium and magnesium absorption in the thick ascending limb, suggesting that the effect may be mediated by the distal nephron. The calcium channel TRPV5, normally present in the distal tubule, was expressed in Xenopus oocytes. Calcium uptake by TRPV5 was directly inhibited by magnesium and low pH. In summary, these data are compatible with the hypothesis that urinary magnesium directly inhibits renal calcium absorption, which can be negated by high luminal pH, and that this regulation likely takes place in the distal tubule.

Farm scale alcohol production : the Iowa State University ethanol distillery, 1981.

This publication was prepared to describe how the Iowa State University distillery has been operating, including information on distillery size, equipment, tanks, condenser, heat exchanger, pumps and the process. Photos and diagrams are also included.

Moeglichkeiten der systemischen Therapie im metastasierten Stadium [Treatment options for chemotherapy in metastatic gastric cancer]

Die Ergebnisse mehrerer, in letzter Zeit publizierter Phase-III-Studien haben die therapeutischen Möglichkeiten in der Behandlung des metastasierten Magenkarzinoms deutlich erweitert. Die Dauerinfusion von 5-Fluorouracil (5-FU) kann ohne Verlust an Wirkung durch Capecitabin ersetzt werden, ebenso wie Cisplatin durch Oxaliplatin. Nach den Ergebnissen der REAL-2-Studie zeigt die Kombination aus Epirubicin, Oxaliplatin und Capecitabin (EOX) eine Verbesserung des Gesamtüberlebens (9,9 vs. 11,2 Monate; HR 0,8) im Vergleich zu Epirubicin, Cisplatin und 5-FU (ECF). Die Frage, ob in der First-Line-Therapie eine Dreifachkombination oder eine Zweifachkombination eingesetzt werden sollte, ist allerdings weiterhin umstritten. Die Kombination aus Irinotecan und 5-FU stellt für solche Patienten, bei denen aufgrund von Komorbiditäten eine platinfreie Therapie bevorzugt wird, eine Alternative zur Kombination Cisplatin/5-FU dar. Docetaxel, 5-FU und Cisplatin (DCF) hat sich bezüglich des Überlebens in einer randomisierten Phase-III-Studie als statistisch signifikant überlegen erwiesen, allerdings besteht eine ausgeprägte hämatologische Toxizität, welche die Anwendbarkeit insbesondere bei den häufig älteren Patienten mit einem Magenkarzinom limitiert. Randomisierte Phase-III-Studien zum Vergleich von DCF mit anderen Dreierkombinationen, wie z. B. EOX, stehen aus. Recently published results from several phase III trials have significantly increased the therapeutic options in the treatment of metastatic stomach cancer: The continuous infusion of 5-FU can be replaced by capecitabine, and cisplatin can be replaced by oxaliplatin in both cases without impairing efficacy. According to the results of the REAL-2 trial, the combination of epirubicin, oxaliplatin and capecitabine (EOX) achieved superior results for overall survival compared to epirubicin, cisplatin und 5-FU (ECF) (9.9 versus 11.2 months, HR 0.8). However, the question of whether an optimal first line therapy should include a triplet regimen or the sequential use of doublets is a matter of debate. The combination of irinotecan and 5-FU may serve as an alternative to platinum-containing regimens in patients where, due to co-morbidity, a platinum-free regimen is preferred. The 3-drug combination of docetaxel, 5-FU and cisplatin (DCF) demonstrated a statistically significant survival benefit compared to the 2-drug combination of 5-FU and cisplatin in a randomized phase III trial, although results were limited by a particularly significant hematological toxicity, which prevents its application in the large group of elderly patients with gastric cancer. Direct randomized phase III comparisons of DCF with other 3-drug combinations, such as EOX are still missing.

Regulation of sodium transport in the cortical collecting duct : physiological role of GILZ in vitro and in vivo : characterisation of Na+ transport in the mCCDcl1 cell line

SUMMARY Regulation of sodium excretion by the kidney is a key mechanism in the long term regulation of blood pressure, and when altered it constitutes a risk factor for the appearance of arterial hypertension. Aldosterone, which secretion depends upon salt intake in the diet, is a steroid hormone that regulates sodium reabsorption in the distal part of the nephron (functional unit of the kidney) by modulating gene transcription. It has been shown that it can act synergistically with the peptidic hormone insulin through the interaction of their signalisation pathways. Our work consisted of two distinct parts: 1) the in vitro and in vivo characterisation of Glucocorticoid-Induced Leucine Zipper (GILZ) (an aldosterone-induced gene) mechanism of action; 2) the in vitro characterisation of insulin mechanism of action and its interaction with aldosterone. GILZ mRNA, coded by the TSC22D3 gene, is strongly induced by aldosterone in the cell line of principal cells of the cortical collecting duct (CCD) mpkCCDc14, suggesting that GILZ is a mediator of aldosterone response. Co-expression of GILZ and the amiloride-sensitive epithelial sodium channel ENaC in vitro in the Xenopus oocyte expression system showed that GILZ has no direct effect on the ENaC-mediated Na+ current in basal conditions. To define the role of GILZ in the kidney and in other organs (colon, heart, skin, etc.), a conditional knock-out mouse is being produced and will allow the in vivo study of its role. Previous data showed that insulin induced a transepithelial sodium transport at supraphysiological concentrations. Insulin and the insulin-like growth factor 1 (IGF-1) are able to bind to each other receptor with an affinity 50 to 100 times lower than to their cognate receptor. Our starting hypothesis was that the insulin effect observed at these supraphysiological concentrations is actually mediated by the IGF receptor type 1 (IGF-1R). In a new cell line that presents all the characteristics of the principal cells of the CCD (mCCDc11) we have shown that both insulin and IGF-1 induce a physiologically significant increase of Na+ transport through the activation of IGF-1R. Aldosterone and insulin/IGF-1 have an additive effect on Na+ transport, through the activation of the PI3-kinase (PI3-K) pathway and the phosphorylation of the serum- and glucocorticoid-induced kinase 1 (Sgk1) by the IGF-1R, and the induction of Sgk1 expression by aldosterone. Thus, Sgk1 integrates IGF-1/insulin and aldosterone effects. We suggest that IGF-1 is physiologically relevant in the modulation of sodium balance, while insulin can only regulate Na+ transport at supraphysiological conditions. Both hormones would bind to the IGF-1R and induce Na+ transport by activating the PI3-K PDK1/2 - Sgk1 pathway. We have shown for the first time that Sgk1 is expressed and phosphorylated in principal cells of the CCD in basal conditions, although the mechanism that maintains Sgk1 phosphorylation is not known. This new role for IGF-1 suggests that it could be a salt susceptibility gene. In effect, IGF-1 stimulates Na+ and water transport in the kidney in vivo. Moreover, 35 % of the acromegalic patients (overproduction of growth hormone and IGF-1) are hypertensives (higher proportion than in normal population), and genetic analysis suggest a link between the IGF-1 gene locus and blood pressure. RÉSUMÉ La régulation de l'excrétion rénale de sodium (Na+) joue un rôle principal dans le contrôle à long terme de la pression sanguine, et ses altérations constituent un facteur de risque de l'apparition d'une hypertension artérielle. L'aldosterone, dont la sécrétion dépend de l'apport en sel dans la diète, est une hormone stéroïdienne qui régule la réabsorption de Na+ dans la partie distale du nephron (unité fonctionnelle du rein) en contrôlant la transcription de gènes. Elle peut agir de façon synergistique avec l'hormone peptidique insuline, probablement via l'interaction de leurs voies de signalisation cellulaire. Le but de notre travail comportait deux volets: 1) caractériser in vitro et in vivo le mécanisme d'action du Glucocorticoid Induced Leucine Zipper (GILZ) (un gène induit par l'aldosterone); 2) caractériser in vitro le mécanisme d'action de l'insuline et son interaction avec l'aldosterone. L'ARNm de GILZ, codé par le gène TSC22D3, est induit par l'aldosterone dans la lignée cellulaire de cellules principales du tubule collecteur cortical (CCD) mpkCCDc14, suggérant que GILZ est un médiateur potentiel de la réponse à l'aldosterone. La co-expression in vitro de GILZ et du canal à Na+ sensible à l'amiloride ENaC dans le système d'expression de l'oocyte de Xénope a montré que GILZ n'a pas d'effet sur les courants sodiques véhiculées par ENaC en conditions basales. Une souris knock-out conditionnelle de GILZ est en train d'être produite et permettra l'étude in vivo de son rôle dans le rein et d'autres organes. Des expériences préliminaires ont montré que l'insuline induit un transport transépithelial de Na+ à des concentrations supraphysiologiques. L'insuline et l'insulin-like growth factor 1 (IGF-1) peuvent se lier à leurs récepteurs réciproques avec une affinité 50 à 100 fois moindre qu'à leur propre récepteur. Nous avons donc proposé que l'effet de l'insuline soit médié par le récepteur à l'IGF type 1 (IGF-1R). Dans une nouvelle lignée cellulaire qui présente toutes les caractéristiques des cellules principales du CCD (mCCDc11) nous avons montré que les deux hormones induisent une augmentation physiologiquement significative du transport du Na+ par l'activation des IGF-1 R. Aldosterone et insuline/IGF-1 ont un effet additif sur le transport de Na+, via l'activation de la voie de la PI3-kinase et la phosphorylation de la serum- and glucocorticoid-induced kinase 1 (Sgk1) par l'IGF-1R, dont l'expression est induite par l'aldosterone. Sgk1 intègre les effets de l'insuline et l'aldosterone. Nous proposons que l'IGF-1 joue un rôle dans la modulation physiologique de la balance sodique, tandis que l'insuline régule le transport de Na+ à des concentrations supraphysiologiques. Les deux hormones agissent en se liant à l'IGF-1R et induisent le transport de Na+ en activant la cascade de signalisation PI3-K - PDK1/2 - Sgk1. Nous avons montré pour la première fois que Sgk1 est exprimée et phosphorylée dans des conditions basales dans les cellules principales du CCD, mais le mécanisme qui maintient sa phosphorylation n'est pas connu. Ce nouveau rôle pour l'IGF-1 suggère qu'il pourrait être un gène impliqué de susceptibilité au sel. Aussi, l'IGF-1 stimule le transport rénal de Na+ in vivo. De plus, 35 % des patients atteints d'acromégalie (surproduction d'hormone de croissance et d'IGF-1) sont hypertensifs (prévalence plus élevée que la population normale), et des analyses génétiques suggèrent un lien entre le locus du gène de l'IGF-1 et la pression sanguine. RÉSUMÉ GRAND PUBLIC Nos ancêtres se sont génétiquement adaptés pendant des centaines de millénaires à un environnement pauvre en sel (chlorure de sodium) dans la savane équatoriale, où ils consommaient moins de 0,1 gramme de sel par jour. On a commencé à ajouter du sel aux aliments avec l'apparition de l'agriculture (il y a 5000 à 10000 années), et aujourd'hui une diète omnivore, qui inclut des plats préparés, contient plusieurs fois la quantité de sodium nécessaire pour notre fonction physiologique normale (environ 10 grammes par jour). Le corps garde sa concentration constante dans le sang en s'adaptant à une consommation très variable de sel. Pour ceci, il module son excrétion soit directement, soit en sécrétant des hormones régulatrices. Le rein joue un rôle principal dans cette régulation puisque l'excrétion urinaire de sel change selon la diète et peut aller d'une quantité dérisoire à plus de 36 grammes par jour. L'attention qu'on prête au sel est liée à sa relation avec l'hypertension essentielle. Ainsi, le contrôle rénal de l'excrétion de sodium et d'eau est le principal mécanisme dans la régulation de la pression sanguine, et une ingestion excessive de sel pourrait être l'un des facteurs-clé déclenchant l'apparition d'un phénotype hypertensif. L'hormone aldosterone diminue l'excrétion de sodium par le rein en modulant l'expression de gènes qui pourraient être impliqués dans la sensibilité au sel. Dans une lignée cellulaire de rein l'expression du gène TSC22D3, qui se traduit en la protéine Glucocorticoid Induced Leucine Zipper (GILZ), est fortement induite par l'aldosterone. Ceci suggère que GILZ est un médiateur potentiel de l'effet de l'aldosterone, et pourrait être impliqué dans la sensibilité au sel. Pour analyser la fonction de GILZ dans le rein plusieurs approches ont été utilisées. Par exemple, une souris dans laquelle GILZ est spécifiquement inactivé dans le rein est en train d'être produite et permettra l'étude du rôle de GILZ dans l'organisme. De plus, on a montré que GILZ, en conditions basales, n'a pas d'effet direct sur la protéine transportant le sodium à travers la membrane des cellules, le canal sodique épithélial ENaC. On a aussi essayé de trouver des protéines qui interagissent directement avec GILZ utilisant une technique appelée du « double-hybride dans la levure », mais aucun candidat n'a émergé. Des études ont montré que, à de hautes concentrations, l'insuline peut aussi diminuer l'excrétion de sodium. A ces concentrations, elle peut activer son récepteur spécifique, mais aussi le récepteur d'une autre hormone, l'Insulin-Like Growth Factor 1 (IGF-1). En plus, l'infusion d'IGF-1 augmente la rétention rénale de sodium et d'eau, et des mutations du gène codant pour l'IGF-1 sont liées aux différents niveaux de pression sanguine. On a utilisé une nouvelle lignée cellulaire de rein développée dans notre laboratoire, appelée mCCDc11, pour analyser l'importance relative des deux hormones dans l'induction du transport de sodium. On a montré que les deux hormones induisent une augmentation significative du transport de sodium par l'activation de récepteurs à l'IGF-1 et non du récepteur à l'insuline. On a montré qu'à l'intérieur de la cellule leur activation induit une augmentation du transport sodique par le biais du canal ENaC en modifiant la quantité de phosphates fixés sur la protéine Serumand Glucocorticoid-induced Kinase 1 (Sgk1). On a finalement montré que l'IGF-1 et l'aldosterone ont un effet additif sur le transport de sodium en agissant toutes les deux sur Sgk1, qui intègre leurs effets dans le contrôle du transport de sodium dans le rein.

Impact of the Advisa MRI pacing system on the diagnostic quality of cardiac MR images and contraction patterns of cardiac muscle during scans: Advisa MRI randomized clinical multicenter study results.

BACKGROUND: The Advisa MRI system is designed to safely undergo magnetic resonance imaging (MRI). Its influence on image quality is not well known. OBJECTIVE: To evaluate cardiac magnetic resonance (CMR) image quality and to characterize myocardial contraction patterns by using the Advisa MRI system. METHODS: In this international trial with 35 participating centers, an Advisa MRI system was implanted in 263 patients. Of those, 177 were randomized to the MRI group and 150 underwent MRI scans at the 9-12-week visit. Left ventricular (LV) and right ventricular (RV) cine long-axis steady-state free precession MR images were graded for quality. Signal loss along the implantable pulse generator and leads was measured. The tagging CMR data quality was assessed as the percentage of trackable tagging points on complementary spatial modulation of magnetization acquisitions (n=16) and segmental circumferential fiber shortening was quantified. RESULTS: Of all cine long-axis steady-state free precession acquisitions, 95% of LV and 98% of RV acquisitions were of diagnostic quality, with 84% and 93%, respectively, being of good or excellent quality. Tagging points were trackable from systole into early diastole (360-648 ms after the R-wave) in all segments. During RV pacing, tagging demonstrated a dyssynchronous contraction pattern, which was not observed in nonpaced (n = 4) and right atrial-paced (n = 8) patients. CONCLUSIONS: In the Advisa MRI study, high-quality CMR images for the assessment of cardiac anatomy and function were obtained in most patients with an implantable pacing system. In addition, this study demonstrated the feasibility of acquiring tagging data to study the LV function during pacing.

Measurement of the whole body clearance of infused glycerol as a test of liver function after major hepatectomy.

Major liver resection can be used in the treatment of liver cancer. The functional capacity of liver parenchyma needs to be evaluated preoperatively because it conditions the outcome. We assessed whether the whole body clearance of glycerol, a substrate essentially metabolized in liver cells, may be suitable as a simple test of liver function. Seven patients after major hepatectomy, six patients after colectomy and 12 healthy subjects were studied. Patients were investigated on the first day after surgery. All participants were studied during a 150-min basal period followed by a 120-min infusion of 16 mumol kg-1 min-1 13C-labelled glycerol. Whole body glycerol clearance was calculated from the change in plasma glycerol concentration. Whole body glucose production was measured with 6,6 2H2 glucose infused as a tracer in the basal state and during glycerol infusion. In addition, 13C glucose synthesis was monitored to quantitate gluconeogenesis from glycerol. Patients after liver resection had higher plasma glycerol concentrations and lower whole body glycerol clearance than healthy subjects and patients after colectomy. They also had higher plasma glucagon concentrations. Their fasting glucose production was mildly elevated in the fasting state and did not change after glycerol infusion, indicating a normal hepatic autoregulation of glucose production. These results indicate that whole body glycerol clearance can be simply determined from plasma glycerol concentrations during exogenous glycerol infusion. It is significantly reduced in patients after major hepatectomy, suggesting that it constitutes a sensitive test of hepatic function. Its use as a preoperative testing procedure remains to be evaluated.

05005-002 Farmers Creek Watershed Final Report

Farmers Creek is a moderately flowing stream that winds through seventeen miles of central Jackson County, encompassing a watershed area of 30,590 acres. Due to nutrient loading and sedimentation, the stream was placed on Iowa’s 303(d) List of Impaired Waters in 2002. A three year grant project was initiated in January 2005 to reduce both sediment delivery and phosphorus levels by 40% in critical areas along the stream corridor. Over thirty-five BMP’s were started in the first nine months of this project. Funding through WIRB is being requested specifically for streambank stabilization and protection projects not covered by other cost-share programs. Innovative project designs and techniques will be installed and act as demonstration sites. Projects may include jetties, weirs, cedar revetments, cattle crossings, and fencing. To assist in excluding cattle from the stream, watering systems such as slingpumps, pasture pumps, or water rams will be installed, in conjunction with filter strips and riparian buffers.

05002-001 Little Pony Creek Watershed Final Report

Farmers Creek is a moderately flowing stream that winds through seventeen miles of central Jackson County, encompassing a watershed area of 30,590 acres. Due to nutrient loading and sedimentation, the stream was placed on Iowa’s 303(d) List of Impaired Waters in 2002. A three year grant project was initiated in January 2005 to reduce both sediment delivery and phosphorus levels by 40% in critical areas along the stream corridor. Over thirty-five BMP’s were started in the first nine months of this project. Funding through WIRB is being requested specifically for streambank stabilization and protection projects not covered by other cost-share programs. Innovative project designs and techniques will be installed and act as demonstration sites. Projects may include jetties, weirs, cedar revetments, cattle crossings, and fencing. To assist in excluding cattle from the stream, watering systems such as slingpumps, pasture pumps, or water rams will be installed, in conjunction with filter strips and riparian buffers.

Hypocretins regulate the anxiogenic-like effects of nicotine and induce reinstatement of nicotine-seeking behavior

Emerging evidence suggests that the hypocretinergic system is involved in addictive behavior. In this study, we investigated the role of these hypothalamic neuropeptides in anxiety-like responses of nicotine and stress-induced reinstatement of nicotine-seeking behavior. Acute nicotine (0.8 mg/kg, s.c.) induced anxiogenic-like effects in the elevated plus-maze and activated the paraventricular nucleus of thehypothalamus (PVN) as revealed by c-Fos expression. Pretreatment with the hypocretin receptor 1 (Hcrtr-1) antagonist SB334867 orpreprohypocretin gene deletion blocked both nicotine effects. In the PVN, SB334867 also prevented the activation of corticotrophinreleasing factor (CRF) and arginine-vasopressin (AVP) neurons, which expressed Hcrtr-1. In addition, an increase of the percentage of c-Fos-positive hypocretin cells in the perifornical and dorsomedial hypothalamic (PFA/DMH) areas was found after nicotine (0.8 mg/kg,s.c.) administration. Intracerebroventricular infusion of hypocretin-1 (Hcrt-1) (0.75 nmol/1 l) or footshock stress reinstated a previouslyextinguished nicotine-seeking behavior. The effects of Hcrt-1 were blocked by SB334867, but not by the CRF1 receptor antagonistantalarmin. Moreover, SB334867 did not block CRF-dependent footshock-induced reinstatement of nicotine-seeking while antalarmin was effective in preventing this nicotine motivational response. Therefore, the Hcrt system interacts with CRF and AVP neurons in the PVN and modulates the anxiogenic-like effects of nicotine whereas Hcrt and CRF play a different role in the reinstatement of nicotineseeking.Indeed, Hcrt-1 reinstates nicotine-seeking through a mechanism independent of CRF activation whereas CRF mediates the reinstatement induced by stress.

Extended access cocaine self-administration differentially activates dorsal raphe and amygdala corticotropin-releasing factor systems in rats.

Cocaine-induced neuroadaptation of stress-related circuitry and increased access to cocaine each putatively contribute to the transition from cocaine use to cocaine dependence. The present study tested the hypothesis that rats receiving extended versus brief daily access to cocaine would exhibit regional differences in levels of the stress-regulatory neuropeptide corticotropin-releasing factor (CRF). A secondary goal was to explore how CRF levels change in relation to the time since cocaine self-administration. Male Wistar rats acquired operant self-administration of cocaine and were assigned to receive daily long access (6 hours/day, LgA, n = 20) or short access (1 hour/day, ShA, n = 18) to intravenous cocaine self-administration (fixed ratio 1, ∼0.50 mg/kg/infusion). After at least 3 weeks, tissue CRF immunoreactivity was measured at one of three timepoints: pre-session, post-session or 3 hours post-session. LgA, but not ShA, rats showed increased total session and first-hour cocaine intake. CRF immunoreactivity increased within the dorsal raphe (DR) and basolateral, but not central, nucleus of the amygdala (BLA, CeA) of ShA rats from pre-session to 3 hours post-session. In LgA rats, CRF immunoreactivity increased from pre-session to 3 hours post-session within the CeA and DR but tended to decrease in the BLA. LgA rats showed higher CRF levels than ShA rats in the DR and, pre-session, in the BLA. Thus, voluntary cocaine intake engages stress-regulatory CRF systems of the DR and amygdala. Increased availability of cocaine promotes greater tissue CRF levels in these extrahypothalamic brain regions, changes associated here with a model of cocaine dependence.