Artificial muscle: the human chimera is the future.

Severe heart failure and cerebral stroke are broadly associated with the impairment of muscular function that conventional treatments struggle to restore. New technologies enable the construction of "smart" materials that could be of great help in treating diseases where the main problem is muscle weakness. These materials "behave" similarly to biological systems, because the material directly converts energy, for example electrical energy into movement. The extension and contraction occur silently like in natural muscles. The real challenge is to transfer this amazing technology into devices that restore or replace the mechanical function of failing muscle. Cardiac assist devices based on artificial muscle technology could envelope a weak heart and temporarily improve its systolic function, or, if placed on top of the atrium, restore the atrial kick in chronic atrial fibrillation. Artificial sphincters could be used to treat urinary incontinence after prostatectomy or faecal incontinence associated with stomas. Artificial muscles can restore the ability of patients with facial paralysis due to stroke or nerve injury to blink. Smart materials could be used to construct an artificial oesophagus including peristaltic movement and lower oesophageal sphincter function to replace the diseased oesophagus thereby avoiding the need for laparotomy to mobilise stomach or intestine. In conclusion, in the near future, smart devices will integrate with the human body to fill functional gaps due to organ failure, and so create a human chimera.

Varicelle pendant la grossesse: quelles conséquences pour la mère et l'enfant [Varicella during pregnancy: consequences for the mother and the newborn].

In our area, varicella is a frequent and essentially benign childhood disease. In contrast, the disease course is likely to be more severe or complicated in the adult, particularly so in the pregnant woman. There is a definite risk of congenital varicella syndrome when the chickenpox occurs during the first 20 weeks of pregnancy. This syndrome predominantly affects the skin, the subcutaneous tissue, muscles and bones, as well as the central nervous system, and can bring about major functional sequellae. In case of chickenpox occurring at the very end of pregnancy, transplacental transfer of the virus may result in a perinatal varicella disease. We propose a approach of each of these different situations.

Étude du mécanisme de transport des cations par la Na, K-ATPase et de son implication dans la migraine familiale hémiplégique de type 2

Résumé La Na,K-ATPase est une protéine transmembranaire, présente dans toutes les cellules de mammifères et indispensable à la viabilité cellulaire. Elle permet le maintien des gradients sodiques et potassiques à l'origine du potentiel membranaire en transportant 3 Na+ en dehors de la cellule contre 2 K+, grâce à l'énergie fournie par l'hydrolyse d'une molécule d'ATP. Le potentiel membranaire est indispensable au maintien de l'excitabilité cellulaire et à la transmission de l'influx nerveux. Il semblerait que la Na,K-ATPase soit liée à l'hypertension et à certains troubles neurologiques comme la Migraine Familiale Hémiplégique (1VIFH). La MFH est une forme de migraine avec aura, qui se caractérise par une hémiparésie. Cette forme de migraine est très rare. Elle se transmet génétiquement sur un mode autosomique dominant. Plusieurs mutations localisées dans le gène de la Na,K-ATPase ont été identifiées durant ces 3 dernières années. C'est la première fois qu'une maladie génétique est associée au gène de la Na,K-ATPase. La compréhension du fonctionnement de cette protéine peut donner des informations sur les mécanismes conduisant à ces pathologies. On sait que la fonction d'une protéine est liée à sa structure. L'étude de sa fonction nécessite donc l'étude de sa structure. Alors que la structure de la SERCA a été déterminée à haute résolution, par cristallographie, celle de la Na,K-ATPase ne l'est toujours pas. Mais ces 2 ATPases présentent une telle homologie qu'un modèle de la Na,K-ATPase a pu être élaboré à partir de la structure de la SERCA. Les objectifs de cette étude sont d'une part, de comprendre le contrôle de l'accessibilité du K+ extracellulaire àses sites de liaison. Pour cela, nous avons ciblé cette étude sur la 2ìème et la 31eme boucle extracellulaire, qui relient respectivement les segments transmembranaires (STM) 3-4 et 5-6. Le choix s'est porté sur ces 2 boucles car elles bordent le canal des cations formés des 4ième' Sième et 6'ème hélices. D'autre part, nous avons également essayer de comprendre les effets des mutations, liées à la Migraine Familiale Hémiplégique de type 2 (MFH2), sur la fonctionnalité de la Na,K-ATPase. Alors que les STM et les domaines cytoplasmiques sont relativement proches entre la Na,KATPase et la SERCA, les boucles extracellulaires présentent des différences. Le modèle n'est donc pas une approche fiable pour déterminer la structure et la fonction des régions extracellulaires. Nous avons alors utilisé une approche fonctionnelle faisant appel à la mutation dirigée puis à l'étude de l'activité fonctionnelle de la Na,K ATPase par électrophysiologie sur des ovocytes de Xenopus. En conclusion, nous pouvons dire que la troisième boucle extracellulaire participerait à la structure de la voie d'entrée des cations et que la deuxième boucle extracellulaire semble impliquée dans le contrôle de l'accessibilité des ions K+àses sites de liaison. Concernant les mutations associées à la MFH2, nos résultats ont montré une forte diminution de l'activité fonctionnelle de la pompe Na,K, inférieure aux conditions physiologiques de fonctionnement, et pour une des mutations nous avons observés une diminution de l'affmité apparente au K+ externe. Nous poumons faire l'hypothèse que l'origine pathologique de la migraine est liée à une diminution de l'activité de la pompe à Na+. Summary The Na,K-ATPase is a transmembrane protein, present in all mammalian cells and is necessary for the viability of the cells. It maintains the gradients of Na+ and K+ involved in the membrane potential, by transporting 3Na+ out the cell, and 2K+ into the cell, using the energy providing from one ATP molecule hydrolysis. The membrane potential is necessary for the cell excitability and for the transmission of the nervous signal. Some evidence show that Na,K-ATPase is involved in hypertension and neurological disorders like the Familial Hemiplegic Migraine (FHM). La FHM is a rare form of migraine characterised by aura and hemiparesis and an autosomal dominant transmission. Several mutations linked to the Na,KATPase gene have been identified during these 3 last years. It's the first genetic disorder associated with the Na,K-ATPase gene. Understand the function of this protein is important to elucidate the mechanisms implicated in these pathologies. The function of a protein is linked with its structure. Thus, to know the function of a protein, we need to know its structure. While the Ca-ATPase (SERCA) has been crystallised with a high resolution, the structure of the Na,K-ATPase is not known. Because of the great homology between these 2 ATPases, a model of the Na,K-ATPase was realised by comparing with the structure of the SERCA. The aim of this study is on one side, understand the control of the extracellular K+ accessibility to their binding sites. Because of theirs closed proximity with the cation pathway, located between the 4th, 5th and 6th helices, we have targeted this study on the 2nd and the 3rd extracellular loops linking respectively the transmembrane segment (TMS) 3 and 4, and the TMS 5 and 6. And on the other side, we have tried to understand the functional effects of mutations linked with the Familial Hemiplegic Migraine Type 2 (FHM2). In contrast with the transmembrane segments and the cytoplasmic domains, the extracellular loops show lots of difference between Na,K-ATPase and SERCA, the model is not a good approach to know the structure and the function of the extracellular loops. Thus, we have used a functional approach consisting in directed mutagenesis and the study of the functional activity of the Na,K-ATPase by electrophysiological techniques with Xenopus oocytes. In conclusion, we have demonstrated that the third extracellular loop could participate in the structure of the entry of the cations pathway and that the second extracellular loop could control the K+ accessibility to their binding sites. Concerning the mutations associated with the FHM2, our results showed a strong decrease in the functional activity of the Na,K-pump under physiological conditions and for one of mutations, induce a decrease in the apparent external K+ affinity. We could make the hypothesis that the pathogenesis of migraine is related to the decrease in Na,K-pump activity. Résumé au large publique De la même manière que l'assemblage des mots forme des phrases et que l'assemblage des phrases forme des histoires, l'assemblage des cellules forme des organes et l'ensemble des organes constitue les êtres vivants. La fonction d'une cellule dans le corps humain peut se rapprocher de celle d'une usine hydroélectrique. La matière première apportée est l'eau, l'usine électrique va ensuite convertir l'eau en énergie hydraulique pour fournir de l'électricité. Le fonctionnement de base d'une cellule suit le même processus. La cellule a besoin de matières premières (oxygène, nutriments, eau...) pour produire une énergie sous forme chimique, l'ATP. Cette énergie est utilisée par exemple pour contracter les muscles et permet donc à l'individu de se déplacer. Morphologiquement la cellule est une sorte de petit sac rempli de liquide (milieu intracellulaire) baignant elle-même dans le liquide (milieu extracellulaire) composant le corps humain (un adulte est constitué environ de 65 % d'eau). La composition du milieu intracellulaire est différente de celle du milieu extracellulaire. Cette différence doit être maintenue pour que l'organisme fonctionne correctement. Une des différences majeures est la quantité de sodium. En effet il y a beaucoup plus de sodium à l'extérieur qu'à l'intérieur de la cellule. Bien que l'intérieur de la cellule soit isolé de l'extérieur par une membrane, le sodium arrive à passer à travers cette membrane, ce qui a tendance à augmenter la quantité de sodium dans la cellule et donc à diminuer sa différence de concentration entre le milieu extracellulaire et le milieu intracellulaire. Mais dans les membranes, il existe des pompes qui tournent et dont le rôle est de rejeter le sodium de la cellule. Ces pompes sont des protéines connues sous le nom de pompe à sodium ou Na,K-ATPase. On lui attribue le nom de Na,K-ATPase car en réalité elle rejette du sodium (Na) et en échange elle fait entrer dans la cellule du potassium (K), et pour fonctionner elle a besoin d'énergie (ATP). Lorsque les pompes à sodium ne fonctionnent pas bien, cela peut conduire à des maladies. En effet la Migraine Familiale Hémiplégique de type 2, est une migraine très rare qui se caractérise par l'apparition de la paralysie de la moitié d'un corps avant l'apparition du mal de tête. C'est une maladie génétique (altération qui modifie la fonction d'une protéine) qui touche la pompe à sodium située dans le cerveau. On a découvert que certaines altérations (mutations) empêchent les pompes à sodium de fonctionner correctement. On pense alors que le développement des migraines est en partie dû au fait que ces pompes fonctionnent moins bien. Il est important de bien connaître la fonction de ces pompes car cela permet de comprendre des mécanismes pouvant conduire à certaines maladies, comme les migraines. En biologie, la fonction d'une protéine est étudiée à travers sa structure. C'est pourquoi l'objectif de cette thèse a été d'étudier la structure de la Na,K-ATPase afin de mieux comprendre son mécanisme d'action.

Hindleg muscle energy and substrate balances in cold-exposed rats

Rats chronically cannulated in the carotid artery and the muscular branch of the femoral vein were subjected to a cold (4 °C) environment for up to 2 h. The changes in blood flow (measured with 46Sc microspheres) and arterio-venous differences in the concentrations of glucose, lactate, triacylglycerols and amino acids allowed the estimation of substrate (and energy) balances across the hindleg. Mean glucose uptake was 0.28mmol min21, mean lactate release was 0.33mmol min21 and the free fatty acid basal release of 0.31mmol min21 was practically zero upon exposure to the cold; the initial uptake of triacylglycerols gave place to a massive release following exposure. The measurement of PO·, PCO· and pH also allowed the estimation of oxygen, CO2 and bicarbonate balances and respiratory quotient changes across the hindleg. The contribution of amino acids to the energy balance of the hindleg was assumed to be low. These data were used to determine the sources of energy used to maintain muscle shivering with time. Three distinct phases were observed in hindleg substrate utilization. (1) The onset of shivering, with the use of glucose/glycogen and an increase in lactate efflux. Lipid oxidation was practically zero (respiratory quotient near 1), but the uptake of triacylglycerols from the blood remained unchanged. (2) A substrate-energy shift, with drastically decreased use of glucose/glycogen, and of lactate efflux; utilization of triacylglycerol as practically the sole source of energy (respiratory quotient approximately 0.7); decreasing uptake of triacylglycerol and increased tissue lipid mobilization. (3) The onset of a new heat-homeostasis setting for prolonged cold-exposure, with maintenance of muscle energy and heat production based on triacylglycerol utilization and efflux from the hindleg (muscle plus skin and subcutaneous adipose masses) contributing energy to help sustain heat production by the core organs and surrounding brown adipose tissue.

Alterations of Neuromuscular Function after the World's Most Challenging Mountain Ultra-Marathon

We investigated the physiological consequences of the most challenging mountain ultra-marathon (MUM) in the world: a 330-km trail run with 24000 m of positive and negative elevation change. Neuromuscular fatigue (NMF) was assessed before (Pre-), during (Mid-) and after (Post-) the MUM in experienced ultra-marathon runners (n = 15; finish time = 122.43 hours +/-17.21 hours) and in Pre- and Post- in a control group with a similar level of sleep deprivation (n = 8). Blood markers of muscle inflammation and damage were analyzed at Pre- and Post-. Mean +/- SD maximal voluntary contraction force declined significantly at Mid- (-13+/-17% and -10+/-16%, P<0.05 for knee extensor, KE, and plantar flexor muscles, PF, respectively), and further decreased at Post- (-24+/-13% and -26+/-19%, P<0.01) with alteration of the central activation ratio (-24+/-24% and -28+/-34% between Pre- and Post-, P<0.05) in runners whereas these parameters did not change in the control group. Peripheral NMF markers such as 100 Hz doublet (KE: -18+/-18% and PF: -20+/-15%, P<0.01) and peak twitch (KE: -33+/-12%, P<0.001 and PF: -19+/-14%, P<0.01) were also altered in runners but not in controls. Post-MUM blood concentrations of creatine kinase (3719+/-3045 Ul.1), lactate dehydrogenase (1145+/-511 UI.L-1), C-Reactive Protein (13.1+/-7.5 mg.L-1) and myoglobin (449.3+/-338.2 microg.L-1) were higher (P<0.001) than at Pre- in runners but not in controls. Our findings revealed less neuromuscular fatigue, muscle damage and inflammation than in shorter MUMs. In conclusion, paradoxically, such extreme exercise seems to induce a relative muscle preservation process due likely to a protective anticipatory pacing strategy during the first half of MUM and sleep deprivation in the second half.

In vivo localisation of radiolabelled antibodies to carcinoembryonic antigen in human colon carcinoma grafted into nude mice.

SEVERAL attempts have been made to show the specific localisation in vivo of anti-tumour antibodies. Most of these studies, however, either in experimental animals1,2 or in humans3 were performed with antibodies obtained by adsorption and elution from poorly characterised crude tumour fractions.

Fourth cranial nerve palsy and brown syndrome: two interrelated congenital cranial dysinnervation disorders?

Based on neuroimaging data showing absence of the trochlear nerve, congenital superior oblique palsy is now classified as a congenital cranial dysinnervation disorder. A similar absence of the abducens nerve is accompanied by misinnervation to the lateral rectus muscle from a branch of oculomotor nerve in the Duane retraction syndrome. This similarity raises the question of whether some cases of Brown syndrome could arise from a similar synkinesis between the inferior and superior oblique muscles in the setting of congenital superior oblique palsy. This hypothesis has gained support from the confluence of evidence from a number of independent studies. Using Duane syndrome as a model, we critically review the accumulating evidence that some cases of Brown syndrome are ultimately attributable to dysgenesis of the trochlear nerve.

Expression of calbindin immunoreactivity by subpopulations of primary sensory neurons in chick embryo dorsal root ganglion cells grown in coculture or conditioned medium.

Primary sensory neurons which innervate neuromuscular spindles in the chicken are calbindin-immunoreactive. The influence exerted by developing skeletal muscle on the expression of calbindin immunoreactivity by subpopulations of dorsal root ganglion (DRG) cells in the chick embryo was tested in vitro in coculture with myoblasts, in conditioned medium (CM) prepared from myoblasts and in control cultures of DRG cells alone. Control cultures of DRG cells grown at the 6th embryonic day (E6) did not show any calbindin-immunostained ganglion cell. In coculture of myoblasts previously grown for 14 days, about 3% of calbindin-immunoreactive ganglion cells were detected while about 1% were observed in some cultures grown in CM. Fibroblasts from various sources were devoid of effect. Skin or kidney cells were more active than myoblasts to initiate calbindin expression by subpopulations of DRG cells in coculture or, to a lesser degree, in CM. The results suggest that cellular factors would rather induce calbindin expression in certain sensory neurons than ensure a selective neuronal survival.

Scapulalgie et neuropathie sus-scapulaire en pathologie sportive [Scapular pain and supra-scapular neuropathy in sports medicine]

Eight patients with shoulder pain are reported with a history of athletic activities. On examination, performed with a delay of several months, all patients had painful paresis and atrophy of spinati fossa. Electroneuromyography was carried out in all cases and showed a suprascapular nerve axonal loss from the spinati muscles or infraspinatus muscle, signs of denervation-reinnervation in spinati or infraspinatus muscles, normal examination of other scapular girdle muscles, and a coordinate spinati contraction with shoulder displacement excluding rotator cuff tears. All patients had conservative treatment and only two improved. Six patients underwent surgical decompression of the suprascapular nerve; in three, motor function clearly improved, and in three others pain improved. The factors leading to entrapment include stretch mechanisms associated with shoulder movements, leading to suprascapular nerve liability to mechanical lesions. In patients with shoulder pain, the authors recommend an early electrophysiological work-up to recognize an isolated suprascapular neuropathy. The surgical decompression of the nerve should be based on persistent shoulder pain after conservative treatment.

MDCT arthrography of the hip: value of the adaptive statistical iterative reconstruction technique and potential for radiation dose reduction.

OBJECTIVE: The purpose of this article is to assess the effect of the adaptive statistical iterative reconstruction (ASIR) technique on image quality in hip MDCT arthrography and to evaluate its potential for reducing radiation dose. SUBJECTS AND METHODS: Thirty-seven patients examined with hip MDCT arthrography were prospectively randomized into three different protocols: one with a regular dose (volume CT dose index [CTDIvol], 38.4 mGy) and two with a reduced dose (CTDIvol, 24.6 or 15.4 mGy). Images were reconstructed using filtered back projection (FBP) and four increasing percentages of ASIR (30%, 50%, 70%, and 90%). Image noise and contrast-to-noise ratio (CNR) were measured. Two musculoskeletal radiologists independently evaluated several anatomic structures and image quality parameters using a 4-point scale. They also jointly assessed acetabular labrum tears and articular cartilage lesions. RESULTS: With decreasing radiation dose level, image noise statistically significantly increased (p=0.0009) and CNR statistically significantly decreased (p=0.001). We also found a statistically significant reduction in noise (p=0.0001) and increase in CNR (p≤0.003) with increasing percentage of ASIR; in addition, we noted statistically significant increases in image quality scores for the labrum and cartilage, subchondral bone, overall diagnostic quality (up to 50% ASIR), and subjective noise (p≤0.04), and statistically significant reductions for the trabecular bone and muscles (p≤0.03). Regardless of the radiation dose level, there were no statistically significant differences in the detection and characterization of labral tears (n=24; p=1) and cartilage lesions (n=40; p≥0.89) depending on the ASIR percentage. CONCLUSION: The use of up to 50% ASIR in hip MDCT arthrography helps to reduce radiation dose by approximately 35-60%, while maintaining diagnostic image quality comparable to that of a regular-dose protocol using FBP.

Changes in lung function during an extreme mountain ultramarathon.

This study aimed to assess the effects of an extreme mountain ultramarathon (MUM, 330 km, 24,000 D+) on lung function. Twenty-nine experienced male ultramarathon runners performed longitudinally [before (pre), during (mid), and immediately after (post) a MUM] a battery of pulmonary function tests. The tests included measurements of forced vital capacity, forced expiratory volume in 1 s, peak flow, inspiratory capacity, and maximum voluntary ventilation in 12 s (MVV12). A significant reduction in the running speed was observed (-43.0% between pre-mid and mid-post; P < 0.001). Expiratory function declined significantly at mid (P < 0.05) and at post (P < 0.05). A similar trend was observed for inspiratory function (P < 0.05). MVV12 declined at mid (P < 0.05) and further decreased at post (P < 0.05). Furthermore, there are significant negative correlations between performance time and MVV12 pre-race (R = -0.54, P = 0.02) as well as changes in MVV12 between pre- and post-race (R = -0.53, P = 0.009). It is concluded that during an extreme MUM, a continuous decline in pulmonary function was observed, likely attributable to the high levels of ventilation required during this MUM in a harsh mountainous environment.

MAR-mediated integration of plasmid vectors for in vivo gene transfer and regulation.

BACKGROUND: The in vivo transfer of naked plasmid DNA into organs such as muscles is commonly used to assess the expression of prophylactic or therapeutic genes in animal disease models. RESULTS: In this study, we devised vectors allowing a tight regulation of transgene expression in mice from such non-viral vectors using a doxycycline-controlled network of activator and repressor proteins. Using these vectors, we demonstrate proper physiological response as consequence of the induced expression of two therapeutically relevant proteins, namely erythropoietin and utrophin. Kinetic studies showed that the induction of transgene expression was only transient, unless epigenetic regulatory elements termed Matrix Attachment Regions, or MAR, were inserted upstream of the regulated promoters. Using episomal plasmid rescue and quantitative PCR assays, we observed that similar amounts of plasmids remained in muscles after electrotransfer with or without MAR elements, but that a significant portion had integrated into the muscle fiber chromosomes. Interestingly, the MAR elements were found to promote plasmid genomic integration but to oppose silencing effects in vivo, thereby mediating long-term expression. CONCLUSIONS: This study thus elucidates some of the determinants of transient or sustained expression from the use of non-viral regulated vectors in vivo.

Qualitative and quantitative analysis of thalamo-cortical axons in the somatosensory cortex of normal and barrelless mice

Résumé Les rongeurs utilisent leurs moustaches (vibrisses) pour explorer le milieu environnant. Chaque moustache est mue par un système des muscles. Les récepteurs situés à sa base transmettent les informations au système nerveux central. La transmission vers l'écorce se fait via trois neurones de relais qui se trouvent au niveau du ganglion trigéminé, du tronc cérébral et du thalamus. La représentation corticale d'une vibrisse est une concentration des axones thalamo-corticaux (ATC) autour desquelles s'organisent leurs cibles, les cellules de la couche IV. La structure peut être identifiée histologiquement en coupes tangentielles et porte le nom de « barrel » (« tonneau »). Cette correspondance vibrisse - barrel fait de ce système un model idéal pour étudier l'influence de l'activité périphérique sur l'établissement et le maintien des cartes somatotopiques. Notre laboratoire dispose d'une souche de souris qui a subi une mutation spontanée pour le gène codant l'adenylyl cyclase I (ACI). Cette enzyme membranaire catalyse la formation de l'AMPc et joue un rôle important dans le guidage axonal, la libération des neurotransmetteurs et l'intégration des signaux postsynaptiques. Nous avons démontré dans un premier temps que cette souris adulte ne développe pas de barrels. Cela est dû à un manque d'organisation des ATC et aussi des cellules de la couche IV. De plus, les résultats électrophysiologiques montrent que les informations venant des vibrisses adjacentes ne sont pas intégrées d'une manière normale. Dans ce travail de thèse, j'ai analysé la morphologie des ATC révélés individuellement avec de la biocytine. L'analyse quantitative des ATC a mis en évidence les points suivants: 1. Les axones de la souris normale (NOR) quittent le thalamus, traversent la capsule interne et la substance blanche sous-corticale et pénètrent dans le cortex somato-sensoriel primaire. A l'intérieur de l'écorce ils traversent au maximum 3 colonnes corticales adjacentes dont une contient le barrel cible. En passant à travers les couches VI et V, ces axones arborisent et convergent progressivement vers le barrel dans lequel ils forment une riche arborisation. Un petit nombre des branches « errantes », pleines de boutons synaptiques, pénètrent dans les barrels voisins. Deux axones NOR provenant de corps cellulaires très proches dans le thalamus peuvent avoir un cheminement très divergent lors de la traversée de la capsule interne et de la substance blanche sous-corticale mais, à leur entrée dans le cortex, ils sont distants d'au maximum 2 colonnes corticales de la colonne qui contient le barrel cible et ils convergent progressivement vers ce barrel. 2. Les axones de la souris mutante (BRL) ont le même trajet sous-cortical que les axones NOR, mais leur entrée dans le cortex somato-sensoriel primaire est aléatoire. A l'interface entre la substance blanche sous-corticale et le cortex, l'axone principal se divise rapidement en troncs axonaux qui traversent les couches VI et V d'une manière divergente pour arriver dans la couche IV. Cela contraste beaucoup avec la trajectoire des NOR qui convergent graduellement vers leur barrel cible. Le nombre de branches radiales que les axones BRL utilisent pour entrer dans le cortex et dans la couche IV est double par rapport aux axones NOR. Parmi ces branches, seules quelques-unes donnent des arborisations, les autres ne sont pas développées et leur morphologie est semblable à celle des branches formées par les axones de la souris normale lors du développement. Deux axones BRL issus de corps cellulaires proches dans le thalamus peuvent avoir une trajectoire très divergente jusqu'à leur entrée dans la couche IV, mais à ce niveau ils sont réorientés pour se retrouver et faire un nombre maximal de branches et boutons synaptiques dans la même région corticale. Dans un cas extrême, un des axones observés est entré dans le cortex à la limite entre l'aire somatosensorielle primaire et secondaire et a parcouru une distance de 2 mm pour retrouver son partenaire thalamique et donner avec celui-ci un nombre maximal de branches dans la même région de la couche IV. 3. Les mesures quantitatives ont montré que les arborisations corticales des axones NOR ont une longueur moyenne de 18mm et sont formées par 200 segments qui portent 1200 boutons synaptiques. Par rapport à la souris NOR, les axones BRL ont en moyenne la même longueur, le même nombre de segments et boutons synaptiques, mais donnent deux fois plus de branches radiales. La surface tangentielle occupée par les arborisations BRL dans la couche IV est 2 fois plus grande que celle des NOR. Cela signifie que les 1000 boutons synaptiques qui caractérisent les arborisations NOR et BRL dans la couche IV sont disséminés sur une surface tangentielle double chez les derniers, et donc que la densité des boutons par unité de surface corticale est en moyenne plus faible. En effet, l'augmentation de la surface corticale tangentielle des BRL est due aux surfaces de faible et moyenne densité synaptique (0 - 8 boutons / 400pn2) qui augmentent 2 fois tandis que les surfaces de haute densité synaptiques (8 - 64 boutons / 4001.tm2) sont les mêmes. Nous émettons l'hypothèse selon laquelle, durant le développement, les ATC de la souris BRL divergent et forment un nombre exubérant de branches. Grâce à cette divergence et aux branches supranuméraires, ils trouvent l'endroit de l'écorce où se trouvent leurs voisins thalamiques et arborisent abondamment dans cette région. Cependant, le déficit en AGI ne leurs permet pas par la suite, sous influence de l'activité périphérique, de retirer les branches qui se trouvent dans les endroits inappropriés de l'écorce, avec de possibles conséquences sur la discrimination tactile.

Interspinous distraction in lumbar spinal stenosis: a neurophysiological perspective.

STUDY DESIGN: Prospective neurophysiological study. OBJECTIVE: To identify and quantify the neurophysiological effects of interspinous distraction during spine surgery for lumbar spinal stenosis (LSS). SUMMARY OF BACKGROUND DATA: Interspinous devices have been introduced as an alternative treatment of LSS in selected patients aiming at obtaining indirect decompression. Nevertheless, there is no data on the immediate neurophysiological effect of distraction. METHODS: Thirty patients with LSS undergoing decompression (14 at single level, 16 at multiple levels) were enrolled, resulting in a total of 48 levels to be analyzed. Before decompression, calibrated incremental distraction simulating interspinous device implantation of 8, 10, 12, 14, and 16 mm was performed. Intraoperative motor evoked potentials were acquired before any distraction, during distraction at each incremental value and after bilateral decompression. We evaluated relative changes of motor evoked potentials normalized to hand muscles and related them to the number of affected levels, LSS radiological severity based on the A to D grading, lordosis, and disc height. RESULTS: For single-level disease, 8-mm distraction and open decompression yielded similar improvement in motor evoked potentials not only in levels with morphological grades A or B, but also in levels with morphological grades C or D (i.e., severe or extreme stenosis) (P = 0.32). In contrast, distraction superior to 8 mm was less effective (P ≤ 0.05). In multiple-level stenosis, decompression was significantly more effective than any degree of distraction (P < 0.001). No correlation of those results to disc height or lordosis was observed. Using χ trend test to analyze the effect of distraction, a linear trend favoring moderate over severe stenotic morphology was observed (P = 0.0349). CONCLUSION: Interspinous distraction of 8 mm is sufficient to replicate electrophysiological improvements obtained during full decompression even in severe single-level stenosis but not in multilevel disease. Interspinous distraction has therefore an immediately measurable neurophysiological effect. Level of Evidence: 4.

Le "neurally adjusted ventilatory assist": vers une révolution de la ventilation mécanique [Neurally adjusted ventilatory assist: a revolution of mechanical ventilation?].

Neurally adjusted ventilatory assist or NAVA is a new assisted ventilatory mode which, in comparison with pressure support, leads to improved patient-ventilator synchrony and a more variable ventilatory pattern. It also improves arterial oxygenation. With NAVA, the electrical activity of the diaphragm is recorded through a nasogastric tube equipped with electrodes. This electrical activity is then used to pilot the ventilator. With NAVA, the patient's respiratory pattern controls the ventilator's timing of triggering and cycling as well as the magnitude of pressurization, which is proportional to inspiratory demand. The effect of NAVA on patient outcome remains to be determined through well-designed prospective studies.