Effects of endotoxin on lactate metabolism in humans.

ABSTRACT: INTRODUCTION: Hyperlactatemia represents one prominent component of the metabolic response to sepsis. In critically ill patients, hyperlactatemia is related to the severity of the underlying condition. Both an increased production and a decreased utilization and clearance might be involved in this process, but their relative contribution remains unknown. The present study aimed at assessing systemic and muscle lactate production and systemic lactate clearance in healthy human volunteers, using intravenous endotoxin (LPS) challenge. METHODS: Fourteen healthy male volunteers were enrolled in 2 consecutive studies (n = 6 in trial 1 and n = 8 in trial 2). Each subject took part in one of two investigation days (LPS-day with endotoxin injection and placebo-day with saline injection) separated by one week at least and in a random order. In trial 1, their muscle lactate metabolism was monitored using microdialysis. In trial 2, their systemic lactate metabolism was monitored by means of a constant infusion of exogenous lactate. Energy metabolism was monitored by indirect calorimetry and glucose kinetics was measured with 6,6-H2 glucose. RESULTS: In both trials, LPS increased energy expenditure (p = 0.011), lipid oxidation (p<0.0001), and plasma lactate concentration (p = 0.016). In trial 1, lactate concentration in the muscle microdialysate was higher than in blood, indicating lactate production by muscles. This was, however, similar with and without LPS. In trial 2, calculated systemic lactate production increased after LPS (p = 0.031), while lactate clearance remained unchanged. CONCLUSIONS: LPS administration increases lactatemia by increasing lactate production rather than by decreasing lactate clearance. Muscle is, however, unlikely to be a major contributor to this increase in lactate production. TRIAL REGISTRATION: ClinicalTrials.gov NCT01647997.

Expériences cliniques avec le facteur natriurétique auriculaire [Clinical experiences with atrial natriuretic factor]

Myocardial cells of mammals release a peptide with diuretic, natriuretic and vasodilating properties into the circulation. This peptide, called atrial natriuretic factor, is also involved in the regulation of plasma volume and, in addition, is instrumental in suppressing the activity of the renin-angiotensin-aldosterone system. The renal effects of the atrial natriuretic factor become less pronounced when systemic blood pressure is lowered. The auricular natriuretic factor seems to play an important role in cardiovascular regulation due to both its renal and extrarenal actions.

Influence des habitudes alimentaires sur la morbidité chez 645 patients obèses d'une consultation spécialisée. [Effect of eating habits on morbidity in 645 patients at a specialized clinic].

Among 645 obese patients examined at an out-patient clinic for obese patients by physical examination and a computerized questionnaire, two subgroups of patients could be identified according to their nutritional preferences: 177 patients preferred carbohydrates exclusively (group A) and 73 patients fat exclusively (group B). No definite preferences were formulated by the other patients. Among patients under 25 years, only 3 belonged to group B and 49 to group A, while in older patients no significant differences were found. Among patients with BMI less than 30, there were significantly fewer patients from group B than from group A (p = 0.006), while in patients with BMI greater than 30 no significant difference was observed. There were significantly more men in group B than in group A. 57% of the patients of group B complained of physical symptoms related to their obesity, compared to 37% in group A (p = 0.006). 26% of group B suffered from joints and muscles compared to 13% of group A (p = 0.003). Hyperglycemia (greater than 5,6 mmol/l) was found in 21% of group A and in 40% of group B (p less than 0.005). Hypercholesterolemia (greater than 6.5 mmol/l) was found in 20% of group A and in 32% of group B (p less than 0.05). In conclusion, obese patients who prefer fat have more general symptoms related to obesity, more abnormal physical signs, and more frequently have hyperglycemia and hypercholesterolemia than patients who prefer carbohydrates.

Bio-electrical impedance analysis for estimation of fat-free mass and muscle mass in cystic fibrosis patients.

The nutritional status of cystic fibrosis (CF) patients has to be regularly evaluated and alimentary support instituted when indicated. Bio-electrical impedance analysis (BIA) is a recent method for determining body composition. The present study evaluates its use in CF patients without any clinical sign of malnutrition. Thirty-nine patients with CF and 39 healthy subjects aged 6-24 years were studied. Body density and mid-arm muscle circumference were determined by anthropometry and skinfold measurements. Fat-free mass was calculated taking into account the body density. Muscle mass was obtained from the urinary creatinine excretion rate. The resistance index was calculated by dividing the square of the subject's height by the body impedance. We show that fat-free mass, mid-arm muscle circumference and muscle mass are each linearly correlated to the resistance index and that the regression equations are similar for both CF patients and healthy subjects.

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.