Studies on the exaggerated inflammatory response caused by streptococcus suis at systemic and central nervous system levels

Streptococcus suis de type 2 est un microorganisme pathogène d’importance chez le porc. Il est la cause de différentes pathologies ayant comme caractéristique commune la méningite. C’est également un agent émergeant de zoonose : des cas cliniques humains ont récemment été rapportés en Asie. Cependant, la pathogénèse de S. suis n’est pas encore complètement élucidée. Jusqu’à présent, la réponse pro-inflammatoire initiée par S. suis n’a été étudiée qu’in vitro. L’étude du choc septique et de la méningite requiert toujours des modèles expérimentaux appropriés. Au cours de cette étude, nous avons développé un modèle in vivo d’infection chez la souris qui utilise la voie d’inoculation intra-péritonéale. Ce modèle a servi à l’étude de la réponse pro-inflammatoire associée à ce pathogène, tant au niveau systémique qu’au niveau du système nerveux central (SNC). Il nous a également permis de déterminer si la sensibilité aux infections à S. suis pouvait être influencée par des prédispositions génétiques de l’hôte. Le modèle d’infection par S. suis a été mis au point sur des souris de lignée CD1. Les résultats ont démontré une bactériémie élevée pendant les trois jours suivant l’infection. Celle-ci était accompagnée d’une libération rapide et importante de différentes cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-12p40/p70, IFN-ɣ) et de chémokines (KC, MCP-1 and RANTES), qui ont entraîné un choc septique et la mort de 20 % des animaux. Ensuite, pour confirmer le rôle de l’inflammation sur la mortalité et pour déterminer si les caractéristiques génétiques de l’hôte pouvaient influencer la réponse inflammatoire et l’issue de la maladie, le modèle d’infection a été étendu à deux lignées murines consanguines différentes considérées comme résistante : la lignée C57BL/6 (B6), et sensible : la lignée A/J. Les résultats ont démontré une importante différence de sensibilité entre les souris A/J et les souris B6, avec un taux de mortalité atteignant 100 % à 20 h post-infection (p.i.) pour la première lignée et de seulement 16 % à 36 h p.i. pour la seconde. La quantité de bactéries dans le sang et dans les organes internes était similaire pour les deux lignées. Donc, tout comme dans la lignée CD1, la bactériémie ne semblait pas être liée à la mort des souris. La différence entre les taux de mortalité a été attribuée à un choc septique non contrôlé chez les souris A/J infectées par S. suis. Les souris A/J présentaient des taux exceptionnellement élevés de TNF-α, IL-12p40/p70, IL-1β and IFN- γ, significativement supérieurs à ceux retrouvés dans la lignée B6. Par contre, les niveaux de chémokines étaient similaires entre les lignées, ce qui suggère que leur influence est limitée dans le développement du choc septique dû à S. suis. Les souris B6 avaient une production plus élevée d’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, ce qui suppose que la cascade cytokinaire pro-inflammatoire était mieux contrôlée, entraînant un meilleur taux de survie. Le rôle bénéfique potentiel de l’IL-10 chez les souris infectées par S. suis a été confirmé par deux approches : d’une part en bloquant chez les souris B6 le récepteur cellulaire à l’IL-10 (IL-10R) par un anticorps monoclonal anti-IL-10R de souris et d’autre part en complémentant les souris A/J avec de l’IL-10 de souris recombinante. Les souris B6 ayant reçu le anticorps monoclonal anti-IL-10R avant d’être infectées par S. suis ont développé des signes cliniques aigus similaires à ceux observés chez les souris A/J, avec une mortalité rapide et élevée et des taux de TNF-α plus élevés que les souris infectées non traitées. Chez les souris A/J infectées par S. suis, le traitement avec l’IL-10 de souris recombinante a significativement retardé l’apparition du choc septique. Ces résultats montrent que la survie au choc septique dû à S. suis implique un contrôle très précis des mécanismes pro- et anti-inflammatoires et que la réponse anti-inflammatoire doit être activée simultanément ou très rapidement après le début de la réponse pro-inflammatoire. Grâce à ces expériences, nous avons donc fait un premier pas dans l’identification de gènes associés à la résistance envers S. suis chez l’hôte. Une des réussites les plus importantes du modèle d’infection de la souris décrit dans ce projet est le fait que les souris CD1 ayant survécu à la septicémie présentaient dès 4 jours p.i. des signes cliniques neurologiques clairs et un syndrome vestibulaire relativement similaires à ceux observés lors de méningite à S. suis chez le porc et chez l’homme. L’analyse par hybridation in situ combinée à de l’immunohistochimie des cerveaux des souris CD1 infectées a montré que la réponse inflammatoire du SNC débutait avec une augmentation significative de la transcription du Toll-like receptor (TLR)2 et du CD14 dans les microvaisseaux cérébraux et dans les plexus choroïdes, ce qui suggère que S. suis pourrait se servir de ces structures comme portes d’entrée vers le cerveau. Aussi, le NF-κB (suivi par le système rapporteur de l’activation transcriptionnelle de IκBα), le TNF-α, l’IL-1β et le MCP-1 ont été activés, principalement dans des cellules identifiées comme de la microglie et dans une moindre mesure comme des astrocytes. Cette activation a également été observée dans différentes structures du cerveau, principalement le cortex cérébral, le corps calleux, l’hippocampe, les plexus choroïdes, le thalamus, l’hypothalamus et les méninges. Partout, cette réaction pro-inflammatoire était accompagnée de zones extensives d’inflammation et de nécrose, de démyélinisation sévère et de la présence d’antigènes de S. suis dans la microglie. Nous avons mené ensuite des études in vitro pour mieux comprendre l’interaction entre S. suis et la microglie. Pour cela, nous avons infecté des cellules microgliales de souris avec la souche sauvage virulente (WT) de S. suis, ainsi qu’avec deux mutants isogéniques, un pour la capsule (CPS) et un autre pour la production d’hémolysine (suilysine). Nos résultats ont montré que la capsule était un important mécanisme de résistance à la phagocytose pour S. suis et qu’elle modulait la réponse inflammatoire, en dissimulant les composants pro-inflammatoires de la paroi bactérienne. Par contre, l’absence d’hémolysine, qui est un facteur cytotoxique potentiel, n’a pas eu d’impact majeur sur l’interaction de S. suis avec la microglie. Ces études sur les cellules microgliales ont permis de confirmer les résultats obtenus précédemment in vivo. La souche WT a induit une régulation à la hausse du TLR2 ainsi que la production de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires, dont le TNF-α et le MCP-1. S. suis a induit la translocation du NF-kB. Cet effet était plus rapide dans les cellules stimulées par le mutant déficient en CPS, ce qui suggère que les composants de la paroi cellulaire représentent de puissants inducteurs du NF-kB. De plus, la souche S. suis WT a stimulé l’expression de la phosphotyrosine, de la PKC et de différentes cascades liées à l’enzyme mitogen-activated protein kinase (MAPK). Cependant, les cellules microgliales infectées par le mutant déficient en CPS ont montré des profils de phosphorylation plus forts et plus soutenus que celles infectées par le WT. Finalement, la capsule a aussi modulé l’expression de l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) induite par S. suis et par la production subséquente d’oxyde nitrique par la microglie. Ceci pourrait être lié in vivo à la neurotoxicité et à la vasodilatation. Nous pensons que ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant l’induction de l’inflammation par S. suis, ce qui devrait permettre, d’établir éventuellement des stratégies plus efficaces de lutte contre la septicémie et la méningite. Enfin, nous pensons que ce modèle expérimental d’infection chez la souris pourra être utilisé dans l’étude de la pathogénèse d’autres bactéries ayant le SNC pour cible.

Microstructural and metabolic changes in the brains of concussed athletes

Les commotions cérébrales ont longtemps été considérées comme une blessure ne comportant que peu ou pas de conséquences. Cependant, la mise à la retraite forcée de plusieurs athlètes de haut niveau, liée au fait d'avoir subi des commotions cérébrales multiples, a porté cette question au premier plan de la culture scientifique et sportive. Malgré la sensibilisation croissante du public et la compréhension scientifique accrue des commotions cérébrales, il reste encore beaucoup d’inconnus au sujet de ces blessures. En effet, il est difficile de comprendre comment cette atteinte peut avoir des effets si profonds malgré le fait qu’elle n’entraîne apparemment pas de conséquences physiques apparentes lorsque les techniques traditionnelles d’imagerie cérébrale sont utilisées. Les techniques de neuroimagerie fonctionnelle ont cependant contribué à répondre aux nombreuses questions entourant les conséquences des commotions cérébrales ainsi qu'à accroître la compréhension générale de la physiopathologie de commotions cérébrales. Bien que les techniques de base telles que l'imagerie structurelle comme les scans TC et IRM soient incapables de détecter des changements structurels dans la grande majorité des cas (Ellemberg, Henry, Macciocchi, Guskiewicz, & Broglio, 2009; Johnston, Ptito, Chankowsky, & Chen, 2001), d'autres techniques plus précises et plus sensibles ont été en mesure de détecter avec succès des changements dans le cerveau commotionné. Des études d’IRM fonctionelle ont entre autres établi une solide relation entre les altérations fonctionnelles et les symptômes post-commotionels (Chen, Johnston, Collie, McCrory, & Ptito, 2007; Chen et al., 2004; Chen, Johnston, Petrides, & Ptito, 2008; Fazio, Lovell, Pardini, & Collins, 2007). Les mesures électrophysiologiques telles que les potentiels évoqués cognitifs (ERP) (Gaetz, Goodman, & Weinberg, 2000; Gaetz & Weinberg, 2000; Theriault, De Beaumont, Gosselin, Filipinni, & Lassonde, 2009; Theriault, De Beaumont, Tremblay, Lassonde, & Jolicoeur, 2010) et la stimulation magnétique transcrânienne ou SMT (De Beaumont, Brisson, Lassonde, & Jolicoeur, 2007; De Beaumont, Lassonde, Leclerc, & Theoret, 2007; De Beaumont et al., 2009) ont systématiquement démontré des altérations fonctionnelles chez les athlètes commotionnés. Cependant, très peu de recherches ont tenté d'explorer davantage certaines conséquences spécifiques des commotions cérébrales, entre autres sur les plans structural et métabolique. La première étude de cette thèse a évalué les changements structurels chez les athlètes commotionnés à l’aide de l'imagerie en tenseur de diffusion (DTI) qui mesure la diffusion de l'eau dans la matière blanche, permettant ainsi de visualiser des altérations des fibres nerveuses. Nous avons comparé les athlètes commotionnés à des athlètes de contrôle non-commotionnés quelques jours après la commotion et de nouveau six mois plus tard. Nos résultats indiquent un patron constant de diffusion accrue le long des voies cortico-spinales et dans la partie du corps calleux reliant les régions motrices. De plus, ces changements étaient encore présents six mois après la commotion, ce qui suggère que les effets de la commotion cérébrale persistent bien après la phase aiguë. Les deuxième et troisième études ont employé la spectroscopie par résonance magnétique afin d'étudier les changements neurométaboliques qui se produisent dans le cerveau commotionné. La première de ces études a évalué les changements neurométaboliques, les aspects neuropsychologiques, et la symptomatologie dans la phase aiguë post-commotion. Bien que les tests neuropsychologiques aient été incapables de démontrer des différences entre les athlètes commotionnés et non-commotionnés, des altérations neurométaboliques ont été notées dans le cortex préfrontal dorsolatéral ainsi que dans le cortex moteur primaire, lesquelles se sont avérées corréler avec les symptômes rapportés. La deuxième de ces études a comparé les changements neurométaboliques immédiatement après une commotion cérébrale et de nouveau six mois après l’atteinte. Les résultats ont démontré des altérations dans le cortex préfrontal dorsolatéral et moteur primaire dans la phase aiguë post-traumatique, mais seules les altérations du cortex moteur primaire ont persisté six mois après la commotion. Ces résultats indiquent que les commotions cérébrales peuvent affecter les propriétés physiques du cerveau, spécialement au niveau moteur. Il importe donc de mener davantage de recherches afin de mieux caractériser les effets moteurs des commotions cérébrales sur le plan fonctionnel.

Dynamique cérébrale et réserve cognitive en situation d’attention sélective dans le vieillissement normal et les troubles de la cognition : approche neurofonctionnelle

Réalisée en cotutelle avec l'Unité de Formation à la Recherche Lettres Arts et Sciences Humaines - Université Nice-Sophia Antipolis.

Neuroimagerie fonctionnelle du langage et de la mémoire chez des personnes ayant des atteintes neurologiques

Les objectifs de ce programme de recherche étaient, d’une part, d’apporter une compréhension critique des techniques non-invasives utilisées dans la localisation et/ou la latéralisation des aires langagières et mnésiques en tenant compte de leurs avantages, de leurs limites propres ainsi que de leur pertinence dans un contexte clinique. D’autre part, d’approfondir notre compréhension de l’organisation cérébrale langagière auprès d’une population de sujets ayant une agénésie du corps calleux en utilisant un protocole de neuroimagerie. Afin de répondre à notre premier objectif, une revue critique de la littérature des méthodes de neuroimagerie utilisées pour la latéralisation et la localisation des aires cérébrales sous-tendant le traitement langagier et mnésique dans le contexte du bilan préchirurgical des patients épileptiques a été effectuée. Ce travail a permis d’identifier que certaines de ces nouvelles techniques et plus spécialement leur combinaison, montrent un potentiel réel dans ce contexte clinique. Cette recherche a également permis de mettre en lumière que ces méthodes ont encore un grand besoin d’être raffinées et standardisées avant d’être utilisées comme remplacement au test à l’amobarbital intracarotidien dans un contexte clinique sécuritaire. Afin de répondre à notre deuxième objectif, nous avons exploré les patrons de latéralisation du langage auprès de six sujets acalleux en utilisant un protocle d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Les résultats indiquent que les individus ayant une agénésie du corps calleux montrent un patron d’activation cérébrale tout aussi latéralisé que nos deux groupes contrôles (QI apparié et QI élevé) lors du traitement du langage réceptif. Les sujets ayant une agénésie du corps calleux montrent également un patron de latéralisation comparable à leur groupe contrôle apparié pour le QI pour la tâche de langage expressif. Lorsque l’on compare les sujets ayant une agénésie du corps calleux au groupe contrôle de QI élevé, ces derniers montrent une latéralisation moins marquée uniquement pour la région frontale lors de la tâche de langage expressif. En conclusion, les résultats de cette étude ne supportent pas l’affirmation que le corps calleux jouerait un rôle inhibiteur essentiel afin de permettre un développement normal de la latéralisation hémisphérique pour le langage.

Interactions multimodales visuelles et tactiles dans l’espace

L’intégration de stimulations provenant de modalités sensorielles différentes nous offre des avantages perceptifs tels qu’une meilleure discrimination et une accélération des temps de réponse (TR) face aux évènements environnementaux. Cette thèse a investigué les effets de la position spatiale de stimulations visuelles et tactiles sur le gain de redondance (GR), qui correspond à une réduction du temps de réaction lorsque deux stimulations sont présentées simultanément plutôt qu’isolément. La première étude a comparé le GR lorsque les mêmes stimulations visuotactiles sont présentées dans une tâche de détection et une tâche de discrimination spatiale. Les stimulations étaient présentées unilatéralement dans le même hémichamp ou bilatéralement dans les hémichamps opposés. Dans la tâche de détection, les participants devaient répondre à toutes les stimulations, peu importe leur localisation. Les résultats de cette tâche démontrent que les stimulations unilatérales et bilatérales produisent un GR et une violation du modèle de course indissociables. Dans la tâche de discrimination spatiale où les participants devaient répondre seulement aux stimulations présentées dans l’hémichamp droit, les TR aux stimulations bilatérales étaient moins rapides. Nous n’avons pas observé de différence entre le GR maximal obtenu dans l’une ou l’autre des tâches de cette étude. Nous concluons que lorsque l’information spatiale n’est pas pertinente pour accomplir la tâche, les stimulations unilatérales et bilatérales sont équivalentes. La manipulation de la pertinence de l’information spatiale permet donc d’induire une altération du GR en fonction de la localisation des stimulations. Lors d’une seconde étude, nous avons investigué si la différence entre les gains comportementaux résultants de l’intégration multimodale et intramodale dépend de la configuration spatiale des stimulations. Les résultats montrent que le GR obtenu pour les conditions multimodales surpasse celui obtenu pour les stimulations intramodales. De plus, le GR des conditions multimodales n’est pas influencé par la configuration spatiale des stimulations. À l’opposé, les stimulations intramodales produisent un GR plus important iii lorsque les stimulations sont présentées bilatéralement. Nos résultats suggèrent que l’intégration multimodale et intramodale se distinguent quant au GR qu’ils produisent et quant aux conditions nécessaires à cette amélioration. La troisième étude examine le rôle du corps calleux (CC) dans l’observation du GR obtenu pour les stimulations multimodales et intramodales lorsque celles-ci sont présentées unilatéralement et bilatéralement. Quatre patients ayant une agénésie congénitale du corps calleux (AgCC) et un patient callosotomisé ont été comparés à des individus normaux dans une tâche de détection. Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que le CC n’est pas nécessaire pour l’intégration interhémisphérique de stimulations multimodales. Sur la base d’études précédentes démontrant le rôle des collicules supérieurs (CS) dans l’intégration multimodale, nous concluons qu’en l’absence du CC, les bénéfices comportementaux résultants d’un traitement sous-cortical par les CS ne reflètent pas les règles d’intégration observées dans les études neurophysiologiques chez l’animal.

Transfert et traitement de l’information visuomotrice dans le cerveau autiste : intégrité et hétérogénéité

En plus de la triade de symptômes caractérisant l’autisme, ce trouble neurodévelopmental est associé à des particularités perceptives et motrices et, au niveau cérébral, par une connectivité atypique entre les différentes régions du cerveau. Au niveau anatomique, un des résultats les plus communs est la réduction du corps calleux. Toutefois, des effets directs de cette altération anatomique sur l’intégrité et l’efficacité du transfert interhémisphérique restent à être démontrés. Pour la présente thèse, trois différentes études investiguent différents aspects du traitement de l’information visuomotrice : le transfert interhémisphérique entre les régions bilatérales motrices et visuelles, la vitesse de traitement perceptif, et les habiletés motrices visuellement guidées. Dans la première étude, le paradigme visuomoteur de Poffenberger a été utilisé pour mesurer le temps de transfert interhémisphérique (TTIH). L’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf) et structurale ainsi que l’imagerie de diffusion ont aussi été utilisées pour étudier les réseaux cérébraux impliqués dans la tâche de Poffenberger. Les autistes ont été comparés à un groupe d’individus à développement typique. La deuxième étude avait pour but d’investiguer la vitesse de traitement perceptif en autisme. Dans la troisième étude, deux tâches motrices (Purdue et Annett) ont été utilisées pour examiner la nature et l’importance des déficits moteurs. La tâche de Purdue inclut deux conditions bimanuelles utilisées comme indice additionnel d’intégration interhémisphérique. Dans les études 2 et 3, le groupe d’autistes a aussi été comparé à un groupe d’individus Asperger afin de voir si, et comment, les deux sous-groupes peuvent être distingués en ce qui concerne le traitement visuel et les déficits moteurs. Aucune différence entre les groupes n’a été observée en termes de TTIH. Les résultats de l’étude IRMf révèlent des différences d’activations corticales en lien avec la tâche de Poffenberger. Dans les groupes d’autistes et de typiques, l’efficacité de la communication interhémisphérique était associée à différentes portions du corps calleux (frontales/motrices chez les typiques, postérieures/visuelles chez les autistes). De façon globale, les résultats de cette étude démontrent un patron atypique de transfert interhémisphérique de l’information visuomotrice en autisme, reflétant un rôle plus important des mécanismes visuels dans le comportement sensorimoteur possiblement en lien avec une réorganisation cérébrale. Les résultats des études comportementales 2 et 3 indiquent que les autistes excellent dans la tâche mesurant la vitesse de traitement perceptif alors que les Asperger accomplissent la tâche à des niveaux similaires à ceux des typiques. La nature des déficits moteurs diffère aussi entre les deux sous-groupes; la dextérité et la coordination bimanuelle est affectée chez les individus Asperger mais pas chez les autistes, qui eux sont plus atteints au niveau de la rapidité unimanuelle. Les sous-groupes d’autistes et de syndrome d’Asperger sont caractérisés par des profils cognitifs différents dont les particularités perceptives et motrices font partie intégrante.

Axonal velocity distributions in neural feld equations

By modelling the average activity of large neuronal populations, continuum mean field models (MFMs) have become an increasingly important theoretical tool for understanding the emergent activity of cortical tissue. In order to be computationally tractable, long-range propagation of activity in MFMs is often approximated with partial differential equations (PDEs). However, PDE approximations in current use correspond to underlying axonal velocity distributions incompatible with experimental measurements. In order to rectify this deficiency, we here introduce novel propagation PDEs that give rise to smooth unimodal distributions of axonal conduction velocities. We also argue that velocities estimated from fibre diameters in slice and from latency measurements, respectively, relate quite differently to such distributions, a significant point for any phenomenological description. Our PDEs are then successfully fit to fibre diameter data from human corpus callosum and rat subcortical white matter. This allows for the first time to simulate long-range conduction in the mammalian brain with realistic, convenient PDEs. Furthermore, the obtained results suggest that the propagation of activity in rat and human differs significantly beyond mere scaling. The dynamical consequences of our new formulation are investigated in the context of a well known neural field model. On the basis of Turing instability analyses, we conclude that pattern formation is more easily initiated using our more realistic propagator. By increasing characteristic conduction velocities, a smooth transition can occur from self-sustaining bulk oscillations to travelling waves of various wavelengths, which may influence axonal growth during development. Our analytic results are also corroborated numerically using simulations on a large spatial grid. Thus we provide here a comprehensive analysis of empirically constrained activity propagation in the context of MFMs, which will allow more realistic studies of mammalian brain activity in the future.

Frontal networks in adults with autism spectrum disorder

It has been postulated that autism spectrum disorder is underpinned by an ‘atypical connectivity’ involving higher-order association brain regions. To test this hypothesis in a large cohort of adults with autism spectrum disorder we compared the white matter networks of 61 adult males with autism spectrum disorder and 61 neurotypical controls, using two complementary approaches to diffusion tensor magnetic resonance imaging. First, we applied tract-based spatial statistics, a ‘whole brain’ non-hypothesis driven method, to identify differences in white matter networks in adults with autism spectrum disorder. Following this we used a tract-specific analysis, based on tractography, to carry out a more detailed analysis of individual tracts identified by tract-based spatial statistics. Finally, within the autism spectrum disorder group, we studied the relationship between diffusion measures and autistic symptom severity. Tract-based spatial statistics revealed that autism spectrum disorder was associated with significantly reduced fractional anisotropy in regions that included frontal lobe pathways. Tractography analysis of these specific pathways showed increased mean and perpendicular diffusivity, and reduced number of streamlines in the anterior and long segments of the arcuate fasciculus, cingulum and uncinate—predominantly in the left hemisphere. Abnormalities were also evident in the anterior portions of the corpus callosum connecting left and right frontal lobes. The degree of microstructural alteration of the arcuate and uncinate fasciculi was associated with severity of symptoms in language and social reciprocity in childhood. Our results indicated that autism spectrum disorder is a developmental condition associated with abnormal connectivity of the frontal lobes. Furthermore our findings showed that male adults with autism spectrum disorder have regional differences in brain anatomy, which correlate with specific aspects of autistic symptoms. Overall these results suggest that autism spectrum disorder is a condition linked to aberrant developmental trajectories of the frontal networks that persist in adult life.

Frontonasal Dysplasia, Severe Neuropsychological Delay, and Midline Central Nervous System Anomalies: Report of 10 Brazilian Male Patients

Here we report on 10 male patients with frontonasal dysplasia, cleft lip/palate, mental retardation, lack of language acquisition, and severe central nervous system involvement. Imaging studies disclosed absence of the corpus callosum, midline cysts, and an abnormally modeled cerebellum. Neuronal heterotopias were present in five patients and parieto-occipital encephalocele in three patients. We suggest that this pattern found exclusively in males, most likely represents a newly recognized syndrome distilled from the group of disorders subsumed under frontonasal dysplasia. (C) 2009 Wiley-Liss, Inc.

A Rare Case of Trisomy 15pter-q21.2 Due to a De Novo Marker Chromosome

Supernumerary marker chromosomes (sSMC) may or may not be associated with an abnormal phenotype, depending on the presence of euchromatin, on their chromosomal origin and whether they are inherited. Over 80% of sSMCs are derived from acrocentric chromosomes and half of them include the short arm of chromosome 15. Generally, they appear as bisatellited isodicentric marker chromosomes, most of them are symmetric. These chromosomes are normally originated de novo and are associated with mild to severe intellectual disability but not with physical abnormalities. We report on a patient with an SMC studied using classical and molecular cytogenetic procedures (G and C banding, NOR staining, painting and centromeric fluorescent in situ hybridization (FISH), BAC-FISH, and SKY). The MLPA technique and DNA polymorphic markers were used in order to identify its parental origin. The marker chromosome, monosatellited and monocentric, was found to be derived from a maternal chromosome 15 and was defined as 15pter-q21.2. This is the report of the largest de novo monosatellited 15q marker chromosome ever published presenting detailed cytogenetic and clinical data. It was associated with a phenotype including cardiac defect, absence of septum pellucidum, and dysplasia of the corpus callosum. (C) 2010 Wiley-Liss, Inc.

Apert syndrome: Analysis of associated brain malformations and conformational changes determined by surgical treatment

Apert Syndrome, also called acrocephalosyndactylia type 1, is characterized by craniostenosis with early fusion of sutures of the vault and/ or cranial base, associated to mid-face hypoplasia, symmetric syndactylia of the hands and feet and other systemic malformations. CNS malformations and intracranial hypertension are frequently observed in these patients. Early surgical treatment aims to minimize the deleterious effects of intracranial hypertension. Fronto-orbital advancement, the usual surgical technique, increases the intracranial volume and improves the disposition of encephalic structures previously deformed by a short skull. This study analyzes CNS alterations revealed by magnetic resonance in 18 patients presenting Apert Syndrome, and the conformational alterations in the encephalic structures after surgical treatment. The patients' age in February 2001 ranged from 14 to 322 months (m=107). Image study included brain magnetic resonance showing ventricular enlargement in five cases (27.8%), corpus callosum hypoplasia in five cases (27.8%), septum pellucidum hypoplasia in five cases (27.8%), cavum vergae in two cases (11.1%) and, arachnoid cyst in the posterior fossa in two cases (11.1%). Absence of CNS alterations was noted in 44.4% of cases. A corpus callosum morphologic index was established by dividing its height by its length, which revealed values that ranged from 0.4409 to 1.0237. The values of this index were correlated to the occurrence or absence of surgical treatment (p=0.012; t=2.83). Data analysis allowed the conclusion that the corpus callosum morphologic measure quantified the conformational alterations of the cerebral structures determined by the surgical treatment.

Anoftalmia congênita clínica - alterações oculares e sistêmicas associadas

Purpose: To describe alterations observed in patients with congenital clinical anophthalmia and the occurrence of association with other ocular and extra ocular abnormalities. Methods: An observational retrospective study was conducted evaluating 12 patients with congenital clinical anophthalmia at Faculdade de Medicina de Botucatu-UNESP, between 1992 and 2005. In those patients it was observed the ocular abnormalities, severity, laterality, follow-up and to systemic abnormalities associated. The congenital clinical anophthalmia have been associated to major severity abnormalities extra-oculars, mainly when the anophthalmia was bilateral, such agenesis of corpus callosum, others craniofacial anomalies and cardiac defects. In the cases unilateral, the alteration associated more frequently was the facial asymmetry, showing the direct correlation between anophthalmos and development of orbit and face. Conclusion: There was relation between congenital clinical anophthalmia and ocular abnormally and extra-ocular abnormally. Patients with bilateral anophthalmos disease have more severe alterations. anophthalmia congenital attends a course with abnormalities of development of the face.

White matter abnormalities associated with Alzheimer's disease and mild cognitive impairment: A critical review of MRI studies

In this article, the authors aim to present a critical review of recent MRI studies addressing white matter (WM) abnormalities in Alzheimer's disease (AD) and mild cognitive impairment (MCI), by searching PubMed and reviewing MRI studies evaluating subjects with AD or MCI using WM volumetric methods, diffusion tensor imaging and assessment of WM hyperintensities. Studies have found that, compared with healthy controls, AD and MCI samples display WM volumetric reductions and diffusion tensor imaging findings suggestive of reduced WM integrity. These changes affect complex networks relevant to episodic memory and other cognitive processes, including fiber connections that directly link medial temporal structures and the corpus callosum. Abnormalities in cortico-cortical and cortico-subcortical WM interconnections are associated with an increased risk of progression from MCI to dementia. It can be concluded that WM abnormalities are detectable in early stages of AD and MCI. Degeneration of WM networks causes disconnection among neural cells and the degree of such changes is related to cognitive decline. © 2013 2013 Expert Reviews Ltd.

Ativação microglial, lesão da substância branca e expressão de Nogo-A em ratos submetidos à isquemia estriatal

O objetivo desta investigação foi avaliar o padrão degenerativo de diversos tratos de substância branca após lesão isquêmica estriatal, correlacionando o processo degenerativo com os padrões de ativação microglial e expressão de Nogo-A. Para isso, foi induzida isquemia focal com injeção estereotáxica de endotelina no estriado de ratos adultos, e nos animais controle apenas injetou-se solução salina estéril. Os animais foram perfundidos 3, 7, 14 e 30 dias após isquemia. O cérebro removido, pós-fixado, crioprotegido, cortado em criostato e os cortes obtidos submetidos à investigação imunoistoquímica com os seguintes anticorpos: Anti-GFAP (1:2000,Dako), Anti-Tau-1 (1:500,Chemicon), Anti-MBP (1:100,Chemicon International), Anti-Nogo A (1:100,Invitrogen), Anti-Iba1 (1:1000, WAKO), Anti-ED1 (1:500, Serotec) e Anti-MHC-II (1:100 Abcam), além da visualização do padrão lesivo com violeta de cresila. As lâminas marcadas pelos diferentes métodos foram avaliadas qualitativamente e algumas também quantitativamente (Anti-Nogo A, Anti-ED1, Anti-MHC-II e Anti-Tau-1), com contagens realizadas no estriado e no corpo caloso. Os dados foram tabulados, submetidos à análise estatística pelo teste de Tukey (p<0,05) e capturadas micrografias dos achados mais representativos. As lâminas coradas com violeta de cresila revelaram um aumento da densidade celular pela infiltração de células inflamatórias à área isquêmica, com aumento expressivo ao 7º dia. Nas lâminas imunomarcadas para GFAP foi encontrado aumento progressivo da população de astrócitos, assim como um aumento do volume celular em 7 e 14 dias. Oligondendrócitos patológicos marcados com Tau-1 tiveram pico de marcação ao 3º dia no estriado e ao 7º dia no corpo caloso, e a perda de compactação de mielina identificada pelo MBP foi melhor observada ao 14º dia, nos diferentes tratos. A ativação microglial identificada pelas diferentes imunomarcações apresentou seu pico ao 7º dia, tanto em estriado como em corpo caloso, porém no corpo caloso com um número muito menor quando comparado com o estriado. A morfologia microglial sofreu variações, sendo encontrado o fenótipo ramificado nos animais controles, assim como nos tempos precoces e tardios pós isquemia e o padrão amebóide/fagocítico ao 7º dia, coincidente com o maior número de células ativadas. A contagem de células Nogo-A + teve seu pico observado ao 3º dia no estriado, não sendo observadas no corpo caloso diferenças de expressão de Nogo-A entre 3 a 14 dias, apenas uma diminuição quando comparado a 30 dias. Sendo assim, microinjeções de ET-1 no estriado induziram conspícua perda tecidual, concomitante com ativação microglial progressiva, astrocitose, perda da imunoreatividade para proteína básica de mielina e lesão de oligodendrócitos em diversos tempos de sobrevida após isquemia focal. Estes eventos acometem alguns tratos de SB, como o corpo caloso. O estabelecimento da evolução temporal destes eventos neuropatológico é a base para estudos futuros, nos quais se deverá manipular a resposta inflamatória com intuito de minimizar estas alterações teciduais.

Expanding the differential diagnosis of inherited neuropathies with non-uniform conduction: Andermann syndrome

Uniform conduction slowing has been considered a characteristic of inherited demyelinating neuropathies. We present an 18-year-old girl, born from first cousins, that presented a late motor and psychological development, cerebellar ataxia, facial diplegia, abnormal eye movement, scoliosis, and corpus callosum agenesis, whose compound muscle action potentials were slowed and dispersed. A mutation was found on KCC3 gene, confirming Andermann syndrome, a disease that must be included in the differential diagnosis of inherited neuropathies with non-uniform conduction slowing.