Validation of a Low-Cost Human Papillomavirus Genotyping Assay Based on PGMY PCR and Reverse Blotting Hybridization with Reusable Membranes.

The genotyping of human papillomaviruses (HPV) is essential for the surveillance of HPV vaccines. We describe and validate a low-cost PGMY-based PCR assay (PGMY-CHUV) for the genotyping of 31 HPV by reverse blotting hybridization (RBH). Genotype-specific detection limits were 50 to 500 genome equivalents per reaction. RBH was 100% specific and 98.61% sensitive using DNA sequencing as the gold standard (n = 1,024 samples). PGMY-CHUV was compared to the validated and commercially available linear array (Roche) on 200 samples. Both assays identified the same positive (n = 182) and negative samples (n = 18). Seventy-six percent of the positives were fully concordant after restricting the comparison to the 28 genotypes shared by both assays. At the genotypic level, agreement was 83% (285/344 genotype-sample combinations; κ of 0.987 for single infections and 0.853 for multiple infections). Fifty-seven of the 59 discordant cases were associated with multiple infections and with the weakest genotypes within each sample (P < 0.0001). PGMY-CHUV was significantly more sensitive for HPV56 (P = 0.0026) and could unambiguously identify HPV52 in mixed infections. PGMY-CHUV was reproducible on repeat testing (n = 275 samples; 392 genotype-sample combinations; κ of 0.933) involving different reagents lots and different technicians. Discordant results (n = 47) were significantly associated with the weakest genotypes in samples with multiple infections (P < 0.0001). Successful participation in proficiency testing also supported the robustness of this assay. The PGMY-CHUV reagent costs were estimated at $2.40 per sample using the least expensive yet proficient genotyping algorithm that also included quality control. This assay may be used in low-resource laboratories that have sufficient manpower and PCR expertise.

Régulation du canal à sodium épithélial par le sodim extracellulaire et développement d'un microsystème intégré pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes de "Xenopus laevis"

Résumé : La première partie de ce travail de thèse est consacrée au canal à sodium épithélial (ENaC), l'élément clé du transport transépithélial de Na+ dans le néphron distal, le colon et les voies aériennes. Ce canal est impliqué dans certaines formes génétiques d'hypo- et d'hypertension (PHA I, syndrome de Liddle), mais aussi, indirectement, dans la mucoviscidose. La réabsorption transépithéliale de Na+ est principalement régulée par des hormones (aldostérone, vasopressine), mais aussi directement par le Na+, via deux phénomènes distincts, la « feedback inhibition » et la « self-inhibition » (SI). Ce second phénomène est dépendant de la concentration de Na+ extracellulaire, et montre une cinétique rapide (constante de temps d'environ 3 s). Son rôle physiologique serait d'assurer l'homogénéité de la réabsorption de Na+ et d'empêcher que celle-ci soit excessive lorsque les concentrations de Na+ sont élevées. Différents éléments appuient l'hypothèse de la présence d'un site de détection de la concentration du Na+ extracellulaire sur ENaC, gouvernant la SI. L'objectif de ce premier projet est de démontrer l'existence du site de détection impliqué dans la SI et de déterminer ses propriétés physiologiques et sa localisation. Nous avons montré que les caractéristiques de la SI (en termes de sélectivité et affinité ionique) sont différentes des propriétés de conduction du canal. Ainsi, nos résultats confirment l'hypothèse de l'existence d'un site de détection du Na+ (responsable de la transmission de l'information au mécanisme de contrôle de l'ouverture du canal), différent du site de conduction. Par ailleurs, ce site présente une affinité basse et indépendante du voltage pour le Na+ et le Li+ extracellulaires. Le site semble donc être localisé dans le domaine extracellulaire, plutôt que transmembranaire, de la protéine. L'étape suivante consiste alors à localiser précisément le site sur le canal. Des études précédentes, ainsi que des résultats préliminaires récemment obtenus, mettent en avant le rôle dans la self-inhibition du premiers tiers des boucles extracellulaires des sous-unités α et γ du canal. Le second projet tire son origine des limitations de la méthode classique pour l'étude des canaux ioniques, après expression dans les ovocytes de Xenopus laevis, par la méthode du voltage-clamp à deux électrodes, en particulier les limitations dues à la lenteur des échanges de solutions. En outre, cette méthode souffre de nombreux désavantages (manipulations délicates et peu rapides, grands volumes de solution requis). Plusieurs systèmes améliorés ont été élaborés, mais aucun ne corrige tous les désavantages de la méthode classique Ainsi, l'objectif ici est le développement d'un système, pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes, présentant les caractéristiques suivantes : manipulation des cellules facilitée et réduite, volumes de solution de perfusion faibles et vitesse rapide d'échange de la perfusion. Un microsystème intégré sur une puce a été élaboré. Ces capacités de mesure ont été testées en utilisant des ovocytes exprimant ENaC. Des résultats similaires (courbes IV, courbes dose-réponse au benzamil) à ceux obtenus avec le système traditionnel ont été enregistrés avec le microsystème. Le temps d'échange de solution a été estimé à ~20 ms et des temps effectifs de changement ont été déterminés comme étant 8 fois plus court avec le nouveau système comparé au classique. Finalement, la SI a été étudiée et il apparaît que sa cinétique est 3 fois plus rapide que ce qui a été estimé précédemment avec le système traditionnel et son amplitude de 10 à 20 % plus importante. Le nouveau microsystème intégré apparaît donc comme adapté à la mesure électrophysiologique sur ovocytes de Xenopus, et possèdent des caractéristiques appropriées à l'étude de phénomènes à cinétique rapide, mais aussi à des applications de type « high throughput screening ». Summary : The first part of the thesis is related to the Epithelial Sodium Channel (ENaC), which is a key component of the transepithelial Na+ transport in the distal nephron, colon and airways. This channel is involved in hypo- and hypertensive syndrome (PHA I, Liddle syndrome), but also indirectly in cystic fibrosis. The transepithelial reabsorption of Na+ is mainly regulated by hormones (aldosterone, vasopressin), but also directly by Na+ itself, via two distinct phenomena, feedback inhibition and self-inhibition. This latter phenomenon is dependant on the extracellular Na+ concentration and has rapid kinetics (time constant of about 3 s). Its physiological role would be to prevent excessive Na+ reabsorption and ensure this reabsorption is homogenous. Several pieces of evidence enable to propose the hypothesis of an extracellular Na+ sensing site on ENaC, governing self-inhibition. The aim of this first project is to demonstrate the existence of the sensing site involved in self-inhibition and to determine its physiological properties and localization. We show self-inhibition characteristics (ionic selectivity and affinity) are different from the conducting properties of the channel. Our results support thus the hypothesis that the Na+ sensing site (responsible of the transmission of the information about the extracellular Na+ concentration to the channel gating mechanism), is different from the channel conduction site. Furthermore, the site has a low and voltage-insensitive affinity for extracellular Na+ or Li+. This site appears to be located in the extracellular domain rather than in the transmembrane part of the channel protein. The next step is then to precisely localize the site on the channel. Some previous studies and preliminary results we recently obtained highlight the role of the first third of the extracellular loop of the α and γ subunits of the channel in self-inhibition. The second project originates in the limitation of the classical two-electrode voltageclamp system classically used to study ion channels expressed in Xenopus /aevis oocytes, in particular limitations related to the slow solution exchange time. In addition, this technique undergoes several drawbacks (delicate manipulations, time consumption volumes). Several improved systems have been built up, but none corrected all these detriments. The aim of this second study is thus to develop a system for electrophysiological study on oocytes featuring an easy and reduced cell handling, small necessary perfusion volumes and fast fluidic exchange. This last feature establishes the link with the first project, as it should enable to improve the kinetics analysis of self-inhibition. A PDMS chip-based microsystem has been elaborated. Its electrophysiological measurement abilities have been tested using oocytes expressing ENaC. Similar measurements (IV curves of benzamil-sensitive currents, benzamil dose-response curves) have been obtained with this system, compared to the traditional one. The solution exchange time has been estimated at N20 ms and effective exchange times (on inward currents) have been determined as 8 times faster with the novel system compared to the classical one. Finally, self-inhibition has been studied and it appears its kinetics is 3 times faster and its amplitude 10 to 20 % higher than what has been previously estimated with the traditional system. The novel integrated microsystem appears therefore to be convenient for electrophysiological measurement on Xenopus oocytes, and displays features suitable for the study of fast kinetics phenomenon, but also high throughput screening applications. Résumé destiné large public : Le corps humain est composé d'organes, eux-mêmes constitués d'un très grand nombre de cellules. Chaque cellule possède une paroi appelée membrane cellulaire qui sépare l'intérieur de cette cellule (milieu intracellulaire) du liquide (milieu extracellulaire) dans lequel elle baigne. Le maintien de la composition stable de ce milieu extracellulaire est essentiel pour la survie des cellules et donc de l'organisme. Le sodium est un des composants majeurs du milieu extracellulaire, sa quantité dans celui-ci doit être particulièrement contrôlée. Le sodium joue en effet un rôle important : il conditionne le volume de ce liquide extracellulaire, donc, par la même, du sang. Ainsi, une grande quantité de sodium présente dans ce milieu va de paire avec une augmentation du volume sanguin, ce qui conduit l'organisme à souffrir d'hypertension. On se rend donc compte qu'il est très important de contrôler la quantité de sodium présente dans les différents liquides de l'organisme. Les apports de sodium dans l'organisme se font par l'alimentation, mais la quantité de sodium présente dans le liquide extracellulaire est contrôlée de manière très précise par le rein. Au niveau de cet organe, on appelle urine primaire le liquide résultant de la filtration du sang. Elle contient de nombreuses substances, des petites molécules, dont l'organisme a besoin (sodium, glucose...), qui sont ensuite récupérées dans l'organe. A la sortie du rein, l'urine finale ne contient plus que l'excédent de ces substances, ainsi que des déchets à éliminer. La récupération du sodium est plus ou moins importante, en fonction des ajustements à apporter à la quantité présente dans le liquide extracellulaire. Elle a lieu grâce à la présence de protéines, dans les membranes des cellules du rein, capables de le transporter et de le faire transiter de l'urine primaire vers le liquide extracellulaire, qui assurera ensuite sa distribution dans l'ensemble de l'organisme. Parmi ces protéines « transporteurs de sodium », nous nous intéressons à une protéine en particulier, appelée ENaC. Il a été montré qu'elle jouait un rôle important dans cette récupération de sodium, elle est en effet impliquée dans des maladies génétiques conduisant à l'hypo- ou à l'hypertension. De précédents travaux ont montré que lorsque le sodium est présent en faible quantité dans l'urine primaire, cette protéine permet d'en récupérer une très grande partie. A l'inverse, lorsque cette quantité de sodium dans l'urine primaire est importante, sa récupération par le biais d'ENaC est réduite. On parle alors d'autorégulation : la protéine elle-même est capable d'adapter son activité de transport en fonction des conditions. Ce phénomène d'autorégulation constitue a priori un mécanisme préventif visant à éviter une trop grande récupération de sodium, limitant ainsi les risques d'hypertension. La première partie de ce travail de thèse a ainsi consisté à clarifier le mécanisme d'autorégulation de la protéine ENaC. Ce phénomène se caractérise en particulier par sa grande vitesse, ce qui le rend difficile à étudier par les méthodes traditionnelles. Nous avons donc, dans une deuxième partie, développé un nouveau système permettant de mieux décrire et analyser cette « autorégulation » d'ENaC. Ce second projet a été mené en collaboration avec l'équipe de Martin Gijs de l'EPFL.

Deficiency in monocarboxylate transporter 1 (MCT1) in mice delays regeneration of peripheral nerves following sciatic nerve crush.

Peripheral nerve regeneration following injury occurs spontaneously, but many of the processes require metabolic energy. The mechanism of energy supply to axons has not previously been determined. In the central nervous system, monocarboxylate transporter 1 (MCT1), expressed in oligodendroglia, is critical for supplying lactate or other energy metabolites to axons. In the current study, MCT1 is shown to localize within the peripheral nervous system to perineurial cells, dorsal root ganglion neurons, and Schwann cells by MCT1 immunofluorescence in wild-type mice and tdTomato fluorescence in MCT1 BAC reporter mice. To investigate whether MCT1 is necessary for peripheral nerve regeneration, sciatic nerves of MCT1 heterozygous null mice are crushed and peripheral nerve regeneration was quantified electrophysiologically and anatomically. Compound muscle action potential (CMAP) recovery is delayed from a median of 21days in wild-type mice to greater than 38days in MCT1 heterozygote null mice. In fact, half of the MCT1 heterozygote null mice have no recovery of CMAP at 42days, while all of the wild-type mice recovered. In addition, muscle fibers remain 40% more atrophic and neuromuscular junctions 40% more denervated at 42days post-crush in the MCT1 heterozygote null mice than wild-type mice. The delay in nerve regeneration is not only in motor axons, as the number of regenerated axons in the sural sensory nerve of MCT1 heterozygote null mice at 4weeks and tibial mixed sensory and motor nerve at 3weeks is also significantly reduced compared to wild-type mice. This delay in regeneration may be partly due to failed Schwann cell function, as there is reduced early phagocytosis of myelin debris and remyelination of axon segments. These data for the first time demonstrate that MCT1 is critical for regeneration of both sensory and motor axons in mice following sciatic nerve crush.

Stability and robustness of blood variables in an antidoping context.

Introduction:  With the setting up of the newly Athlete's Biological Passport antidoping programme, novel guidelines have been introduced to guarantee results beyond reproach. We investigated in this context, the effect of storage time on the variables commonly measured for the haematological passport. We also wanted to assess for these variables, the within and between analyzer variations. Methods:  Blood samples were obtained from top level male professional cyclists (27 samples for the first part of the study and 102 for the second part) taking part to major stage races. After collection, they were transported under refrigerated conditions (2 °C < T < 12 °C), delivered to the antidoping laboratory, analysed and then stored at approximately 4 °C to conduct analysis at different time points up to 72 h after delivery. A mixed-model procedure was used to determine the stability of the different variables. Results:  As expected haemoglobin concentration was not affected by storage and showed stability for at least 72 h. Under the conditions of our investigation, the reticulocytes percentage showed a much better stability than previous published data (> 48 h) and the technical comparison of the haematology analyzer demonstrated excellent results. Conclusion:  In conclusion, our data clearly demonstrate that as long as the World Anti-Doping Agency's guidelines are followed rigorously, all blood results reach the quality level required in the antidoping context.

Effect of a 1-hour single bout of moderate-intensity exercise on fat oxidation kinetics.

The present study aimed to examine the effects of a prior 1-hour continuous exercise bout (CONT) at an intensity (Fat(max)) that elicits the maximal fat oxidation (MFO) on the fat oxidation kinetics during a subsequent submaximal incremental test (IncrC). Twenty moderately trained subjects (9 men and 11 women) performed a graded test on a treadmill (Incr), with 3-minute stages and 1-km.h(-1) increments. Fat oxidation was measured using indirect calorimetry and plotted as a function of exercise intensity. A mathematical model (SIN) including 3 independent variables (dilatation, symmetry, and translation) was used to characterize the shape of fat oxidation kinetics and to determine Fat(max) and MFO. On a second visit, the subjects performed CONT at Fat(max) followed by IncrC. After CONT performed at 57% +/- 3% (means +/- SE) maximal oxygen uptake (Vo(2max)), the respiratory exchange ratio during IncrC was lower at every stage compared with Incr (P < .05). Fat(max) (56.4% +/- 2.3% vs 51.5% +/- 2.4% Vo(2max), P = .013), MFO (0.50 +/- 0.03 vs 0.40 +/- 0.03 g.min(-1), P < .001), and fat oxidation rates from 35% to 70% Vo(2max) (P < .05) were significantly greater during IncrC compared with Incr. However, dilatation and translation were not significantly different (P > .05), whereas symmetry tended to be greater in IncrC (P = .096). This study showed that the prior 1-hour continuous moderate-intensity exercise bout increased Fat(max), MFO, and fat oxidation rates over a wide range of intensities during the postexercise incremental test. Moreover, the shape of the postexercise fat oxidation kinetics tended to have a rightward asymmetry.