La cessation de la chimiothérapie pour le traitement de l'adénocarcinome pancréatique avancé : recherche de facteurs prédictifs de mort imminente

Dans cette étude rétrospective, nous reportons des données relatives à la chimiothérapie chez des patients atteints d'adénocarcinome pancréatique avancé, avec attention à la durée du temps qui passe entre le dernier traitement et la mort. En outre, nous analysons des paramètres cliniques et de laboratoire, enregistrés à la dernière chimiothérapie, avec le but d'identifier des facteurs de risque pour un décès proche. L'analyse rétrospective est effectuée sur des patients avec adénocarcinome pancréatique avancé, qui ont bénéficié au moins d'une ligne de chimiothérapie. Nous avons enregistré les données concernant la chimiothérapie (régimes, lignes et date de la dernière administration) et avons choisi et enregistré des facteurs cliniques et de laboratoire, qui étaient récoltés à la dernière chimiothérapie (performance status, présence d'ascite, hémoglobine, leucocytes, plaquettes, bilirubine totale, albumine, LDH, protéine C-réactive et Ca19-9). Des analyses statistiques (univariée et multivariée) sont effectuées pour étudier la relation entre ces facteurs et le temps de survie, à la recherche de facteurs prédictifs de mort imminente. Nous avons analysé les données de 231 patients: hommes/femmes, 53/47%; métastatique/localement avancé, 80/20%; âge médian 66 ans (gamme 32-85). Tous les patients sont décédés à cause de la progression de la maladie. La survie globale médiane est 6.1 mois (95% Cl 5.1-7.2). Lors de la dernière chimiothérapie, le performance status est 0-1 pour 37% et 2 pour 63% des patients. Cinquante-neuf pour cent des patients reçoivent une ligne de chimiothérapie, 32, 8 et 1% reçoivent des chimiothérapies de deuxième, troisième, quatrième ligne, respectivement. L'intervalle entre la dernière administration de chimiothérapie et le décès est <4 semaines pour 24%, 4-12 semaines pour 47% et >12 semaines pour 29% des patients. La survie médiane à partir de la dernière chimiothérapie jusqu'au décès est 7.5 semaines (95% Cl 6.7-8.4). L'ascite, la leucocytose, des valeurs élevées de bilirubine, LDH, protéine C- réactive et Ca19-9, et des valeurs abaissées d'albumine sont associés à une survie plus courte à l'analyse univariée; néanmoins, aucun de ces facteurs n'est corrélé à la survie de façon significative à l'analyse multivariée. Nous en concluons qu'une proportion significative de patients avec adénocarcinome pancréatique avancé reçoit la chimiothérapie dans le dernier mois de vie, et que les paramètres cliniques et de laboratoire enregistrés à la dernière chimiothérapie ne prédisent pas une survie plus courte.

Prospective monitoring of cefepime in intensive care unit adult patients

Rapport de synthèse :Le céfépime a été associé à un taux de mortalité supérieur à celui des autres bêta-lactamines chez les patients traités pour un sepsis sévère. Une des hypothèses avancées pour expliquer ces échecs thérapeutiques sont de possibles effets secondaires cachés (par ex. neurologiques) ou des paramètres pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) inadaptés. Le présent travail a étudié cette problématique en mesurant prospectivement la pharmacocinétique du céfépime chez 21 patients consécutifs hospitalisés aux soins intensifs adultes (SIAD) pour une pneumonie nosocomiale. La population étudiée avec un âge médian 55,1 ans, a reçu par voie intraveineuse du céfépime à raison de 2 g toutes les 12 heures pour une clairance de la créatinine (Clcr)>50 mI/ min, et 2 g toutes les 24 heures ou 36 heures pour une Clcr<50 ml /min. Les taux plasmatiques de céfépime ont été mesurés à plusieurs reprises avant et après administration du médicament après la lèoe dose et à l'état d'équilibre par chromatographie en phase liquide à haute pression. Les taux plasmatiques ont considérablement varié entre les patients. Cent pour cent (21/21) des patients ont eu une durée appropriée d'antibiothérapie avec des taux plasmatiques supérieures à la CMI du céfépime (T>CMI>50%) pour les agents pathogènes retrouvés dans cette étude (CMI<4 mg/I), mais seulement 45-65% d'entre eux ont eu une couverture appropriée pour les agents pathogènes potentiels présentant une CMI> 8 mg/I pour le céfépime. Deux patients avec une insuffisance rénale (Clcr<30 ml/min) ont présenté des symptômes compatibles avec une épilepsie non-convulsive (état confusionnel et myoclonies) attribuée dans un 2ème temps à une toxicité du céfépime après que les taux plasmatiques aient été communiqués aux soignants qui ont suspendu l'antibiothérapie avec disparition des symptômes. Les résultats de cette étude empirique confirment l'existence d'effets secondaires cachés et de paramètres PK/PD inappropriés (pour les agents pathogènes ayant des CMI de limite supérieure) dans notre population de SIAD. En outre, ils mettent en évidence une fenêtre thérapeutique efficace pour une posologie de céfépime de 2 g toutes les 12 heures chez les patients ayant une Clcr>50 ml/min infectés par des pathogènes avec des CMI pour le céfépime <4 mg/I. Les échecs thérapeutiques constatés dans cette étude sont probablement liés à des taux sériques inadaptés, résultant de la difficulté de prescription dans les situations cliniques complexes. Dans ce contexte, un prompt dosage plasmatique du céfépime doit être considéré en cas de diminution de la Clcr ou en présence de CMI élevées.

Central Horner's syndrome with contralateral ataxic hemiparesis: a diencephalic alternate syndrome.

OBJECTIVE: To assess whether thalamic strokes presenting with a central Horner's syndrome (HS) show specific clinicoanatomic patterns. METHODS: From the Lausanne Stroke Registry (period 1993 to spring 2002), the authors selected all patients with thalamic stroke presenting with ipsilateral HS. Patients with complete infarction of the posterior cerebral artery territory, with involvement of middle cerebral artery territory or bilateral lesions, were excluded. Lesions on brain MRI were correlated with standard neuroanatomic templates. RESULTS: Nine patients with thalamic infarction presenting with central HS were found; all showed contralateral ataxic hemiparesis (AH). Lesions involved the anterior or paramedian thalamus and extended to the hypothalamic or rostral paramedian mesencephalic area in all but one subject. Associated clinical signs included dysphasia (two patients), somnolence (six), vertical gaze paresis (two), asterixis (two), and hemihypesthesia (three). CONCLUSION: The alternate clinical pattern of central HS with contralateral AH is a stroke syndrome of the diencephalic-mesencephalic junction, resulting from the involvement of the common arterial supply to the paramedian/anterior thalamus, the posterior hypothalamus and the rostral paramedian midbrain.

Thalamic connectivity in patients with essential tremor treated with MR imaging-guided focused ultrasound: in vivo fiber tracking by using diffusion-tensor MR imaging.

PURPOSE: To use diffusion-tensor (DT) magnetic resonance (MR) imaging in patients with essential tremor who were treated with transcranial MR imaging-guided focused ultrasound lesion inducement to identify the structural connectivity of the ventralis intermedius nucleus of the thalamus and determine how DT imaging changes correlated with tremor changes after lesion inducement. MATERIALS AND METHODS: With institutional review board approval, and with prospective informed consent, 15 patients with medication-refractory essential tremor were enrolled in a HIPAA-compliant pilot study and were treated with transcranial MR imaging-guided focused ultrasound surgery targeting the ventralis intermedius nucleus of the thalamus contralateral to their dominant hand. Fourteen patients were ultimately included. DT MR imaging studies at 3.0 T were performed preoperatively and 24 hours, 1 week, 1 month, and 3 months after the procedure. Fractional anisotropy (FA) maps were calculated from the DT imaging data sets for all time points in all patients. Voxels where FA consistently decreased over time were identified, and FA change in these voxels was correlated with clinical changes in tremor over the same period by using Pearson correlation. RESULTS: Ipsilateral brain structures that showed prespecified negative correlation values of FA over time of -0.5 or less included the pre- and postcentral subcortical white matter in the hand knob area; the region of the corticospinal tract in the centrum semiovale, in the posterior limb of the internal capsule, and in the cerebral peduncle; the thalamus; the region of the red nucleus; the location of the central tegmental tract; and the region of the inferior olive. The contralateral middle cerebellar peduncle and bilateral portions of the superior vermis also showed persistent decrease in FA over time. There was strong correlation between decrease in FA and clinical improvement in hand tremor 3 months after lesion inducement (P < .001). CONCLUSION: DT MR imaging after MR imaging-guided focused ultrasound thalamotomy depicts changes in specific brain structures. The magnitude of the DT imaging changes after thalamic lesion inducement correlates with the degree of clinical improvement in essential tremor.

Adhésion thérapeutique en oncologie : persistance, qualité d'exécution et satisfaction des patients sous traitement oral et MEMS®

Introduction: en oncologie apparaissent sur le marché depuis quelques années de nouveaux traitements en formulation orale facilitant l'administration et améliorant la qualité de vie du patient mais augmentant le risque de non adhésion et d'erreurs de posologie. L'observation par MEMS® (Medication Event Monitoring System) permet le suivi et l'encadrement du traitement oral et par le biais d'entretiens semi structurés menés par le pharmacien, ouvre la discussion sur les problèmes révélés par cette prise en charge. Méthode: étude non randomisée prospective uni centrique regroupant 50 patients inclus dans 3 groupes de traitements oncologiques oraux courants (capecitabine, letrozole/exemestane, imatinib/sunitinib) bénéficiant d'un suivi oncologique classique et équipés d'un MEMS® pour un an maximum. La persistance et la qualité d'exécution sont les deux paramètres mesurés grâce aux données récoltées électroniquement. Les entretiens sont dédiés à la prévention de la non adhésion et à la gestion des effets secondaires médicamenteux. La satisfaction est évaluée par un questionnaire à la fin du suivi. Résultats: à ce jour 38 patients ont été inclus dans l'étude. Les données complètes sont disponibles pour les 19 premiers patients dont 10 sous capecitabine et 9 sous letrozole/exemestane. Dans ce collectif l'âge médian est de 66 ans avec une majorité de femmes (11:8). La persistance à 10 jours est de 85% et la qualité d'exécution de 99%. Les toxicités observées supérieures à grade 1 sont 1 syndrome mains-pieds (G3) et 1 syndrome coronarien aigu (G3). Le questionnaire de fin de suivi relève une satisfaction de 85% des patients pour les entretiens proposés (57% utiles, 28% très utiles, 15% inutiles) et le succès quant à l'intégration du MEMS® dans leur quotidien (57% très facile, 43% facile). Conclusion: la persistance et la qualité d'exécution observées dans notre collectif sont excellentes. La satisfaction retrouvée auprès des patients reflète le besoin d'un soutien complémentaire face à la complexité de la maladie oncologique. La gestion pluridisciplinaire profite tant aux patients qu'au binôme médecin-pharmacien par l'amélioration de la communication globale entre les divers acteurs et par l'identification précoce des risques de non adhésion. La poursuite de cette étude et l'analyse des futures données permettra de mesurer le réel impact de notre intervention et de justifier le bénéfice pour des patients sous traitement similaire.

Pure amnesia after unilateral left polar thalamic infarct: topographic and sequential neuropsychological and metabolic (PET) correlations.

A 54-year-old patient who had an isolated small polar thalamic infarct and acute global amnesia with slight frontal type dysfunction but without other neurological dysfunction was studied. Memory improved partially within 8 months. At all stages the impairment was more severe for verbal than non-verbal memory. Autobiographic recollections and newly acquired information tended to be disorganised with respect to temporal order. Procedural memory was unaffected. Both emotional involvement and pleasure in reading were lost. On MRI, the infarct was limited to the left anterior thalamic nuclei and the adjacent mamillothalamic tract. The regional cerebral metabolic rate of glucose (measured with PET) was decreased on the left in the thalamus, amygdala, and posterior cingulate cortex 2 weeks after the infarct, and in the thalamus and posterior cingulate cortex 9 months later. These findings stress the specific role of the left anterior thalamic region in memory and confirm that longlasting amnesia from a thalamic lesion can occur without significant structural damage to the dorsomedial nucleus. Furthermore, they suggest that the anterior thalamic nuclei and possibly their connections with the posterior cingulate cortex play a role in emotional involvement linked to ipsilateral hemispheric functions.

Ultra-High Field (7 Tesla) MRI for Gamma Knife Surgery Targeting of the Ventro-Intermediate Nucleus: A Pilot in Vivo Study

Aim: Gamma Knife surgery (GKS) is a non-invasive neurosurgical stereotactic procedure, increasingly used as an alternative to open functional procedures. This includes the targeting of the ventro-intermediate (Vim) nucleus of the thalamus for tremor. We currently perform an indirect targeting, using the "quadrilatere of Guyot," as the Vim nucleus is not visible on current 3 Tesla (T) MRI acquisitions. The primary objective of the current study was to enhance anatomic imaging for Vim GKS using high-field (7 T) MRI, with the aim of refining the visualization and precision of anatomical targeting. Method: Five young healthy subjects (mean age 23 years) were scanned both on 3 and 7 T MRI in Lausanne University Hospital (CHUV) and Center for Biomedical Imaging (CIBM). Classical T1-weighted MPRAGE, T2 CISS sequences (replacing former ventriculography) and diffusion tensor imaging were acquired at 3T. We obtained high-resolution susceptibility weighted images (SWI) at 7T for the visualization of thalamic subparts. SWI was further integrated for the first time into Leksell Gamma Plan® (LGP) software and co-registered with the 3T images. A simulation of targeting of the Vim was done using the "quadrilatere of Guyot" methodology on the 3T images. Furthermore, a correlation with the position of the found target on SWI was performed. The atlas of Morel et al. was used to confirm the findings on a detailed computer analysis outside LGP. Also, 3T and 7T MRI of one patient undergoing GKS Vim thalamotomy, were obtained before and 2 years after the procedure, and studied similarly. Results: The use of SWI provided a superior resolution and improved image contrast within the central gray matter. This allowed visualization and direct delineation of groups of thalamic nuclei in vivo, including the Vim. The position of the target, as assessed with the "quadrilatere of Guyot" method on 3 T, perfectly matched with the supposed one of the Vim on the SWI. Furthermore, a 3-dimensional model of the Vim target area was created on the basis of 3T and 7T images. Conclusion: This is the first report of the integration of SWI high-field MRI into the LGP in healthy subjects and in one patient treated GKS Vim thalamotomy. This approach aims at the improvement of targeting validation and further direct targeting of the Vim in tremor. The anatomical correlation between the direct visualization on 7T and the current targeting methods on 3T seems to show a very good anatomical matching.

NPAS2 as a transcriptional regulator of non-rapid eye movement sleep: genotype and sex interactions.

Because the transcription factor neuronal Per-Arnt-Sim-type signal-sensor protein-domain protein 2 (NPAS2) acts both as a sensor and an effector of intracellular energy balance, and because sleep is thought to correct an energy imbalance incurred during waking, we examined NPAS2's role in sleep homeostasis using npas2 knockout (npas2-/-) mice. We found that, under conditions of increased sleep need, i.e., at the end of the active period or after sleep deprivation (SD), NPAS2 allows for sleep to occur at times when mice are normally awake. Lack of npas2 affected electroencephalogram activity of thalamocortical origin; during non-rapid eye movement sleep (NREMS), activity in the spindle range (10-15 Hz) was reduced, and within the delta range (1-4 Hz), activity shifted toward faster frequencies. In addition, the increase in the cortical expression of the NPAS2 target gene period2 (per2) after SD was attenuated in npas2-/- mice. This implies that NPAS2 importantly contributes to the previously documented wake-dependent increase in cortical per2 expression. The data also revealed numerous sex differences in sleep; in females, sleep need accumulated at a slower rate, and REMS loss was not recovered after SD. In contrast, the rebound in NREMS time after SD was compromised only in npas2-/- males. We conclude that NPAS2 plays a role in sleep homeostasis, most likely at the level of the thalamus and cortex, where NPAS2 is abundantly expressed.

High-dose therapy and autologous hematopoietic stem cell transplantation in T-cell lymphoma : a single centre experience

Le diagnostic de lymphome représente 4% de tous les cancers et a une incidence particulièrement élevée dans les pays industrialisés. La proportion de lymphomes T, évaluée en Europe et aux Etats Unis, représente environ 5 à 10% des lymphomes. Alors que des progrès très sensibles ont été apportés dans la prise en charge et le pronostic des lymphomes B agressifs durant ces dernières décennies et en particulier depuis le début des années 2000 avec l'utilisation des anticorps anti-CD20 associés à la chimiothérapie, le pronostic des lymphomes T reste très décevant. La survie globale des lymphomes T à 5 ans est estimée entre 28% et 38%. Le bénéfice réel d'une chimiothérapie intensive suivie d'une autogreffe de cellules souches hématopoïétiques périphériques au terme d'un traitement de chimiothérapie d'induction dans le lymphome T périphérique reste débattu. Les résultats des rares études prospectives et des études rétrospectives à disposition sont discordants. Nous avons donc analysé rétrospectivement 43 patients successifs de mars 2000 à mars 2011, atteints de lymphome T, issus de notre base de données du programme autogreffe lausannois. Nos analyses statistiques permettent, sur la base d'un suivi médian de 63 mois, une estimation à 12 ans, de la survie globale de nos patients à 40%, de la survie sans progression à 34% et de la survie sans événement à 30%. Ces chiffres s'inscrivent parfaitement dans les résultats des études prospectives qui montrent un bénéfice de l'autogreffe dans le lymphome T. Parmi les différents paramètres pronostiques habituellement évalués, l'âge et l'absence de symptômes B au diagnostic sont les seuls paramètres statistiquement significatifs en analyse univariée dans notre cohorte. En effet, Les patients de moins de 50 ans et ceux qui ne présentent pas de symptômes B au diagnostic ont un meilleur pronostic. Nous concluons de cette analyse que les patients traités par chimiothérapie intensive et autogreffe de cellules souches hématopoïétiques périphériques ont une survie moyenne supérieure aux résultats rapportés dans la littérature avec des traitements de chimiothérapie conventionnelle de type CHOP. En effet, on estime à environ 50% les patients répondant à une chimiothérapie conventionnelle de type CHOP.

Multisensory anatomical pathways.

In order to interact with the multisensory world that surrounds us, we must integrate various sources of sensory information (vision, hearing, touch...). A fundamental question is thus how the brain integrates the separate elements of an object defined by several sensory components to form a unified percept. The superior colliculus was the main model for studying multisensory integration. At the cortical level, until recently, multisensory integration appeared to be a characteristic attributed to high-level association regions. First, we describe recently observed direct cortico-cortical connections between different sensory cortical areas in the non-human primate and discuss the potential role of these connections. Then, we show that the projections between different sensory and motor cortical areas and the thalamus enabled us to highlight the existence of thalamic nuclei that, by their connections, may represent an alternative pathway for information transfer between different sensory and/or motor cortical areas. The thalamus is in position to allow a faster transfer and even an integration of information across modalities. Finally, we discuss the role of these non-specific connections regarding behavioral evidence in the monkey and recent electrophysiological evidence in the primary cortical sensory areas.

Altered brain mechanisms of emotion processing in pre-manifest Huntington's disease.

Huntington's disease is an inherited neurodegenerative disease that causes motor, cognitive and psychiatric impairment, including an early decline in ability to recognize emotional states in others. The pathophysiology underlying the earliest manifestations of the disease is not fully understood; the objective of our study was to clarify this. We used functional magnetic resonance imaging to investigate changes in brain mechanisms of emotion recognition in pre-manifest carriers of the abnormal Huntington's disease gene (subjects with pre-manifest Huntington's disease): 16 subjects with pre-manifest Huntington's disease and 14 control subjects underwent 1.5 tesla magnetic resonance scanning while viewing pictures of facial expressions from the Ekman and Friesen series. Disgust, anger and happiness were chosen as emotions of interest. Disgust is the emotion in which recognition deficits have most commonly been detected in Huntington's disease; anger is the emotion in which impaired recognition was detected in the largest behavioural study of emotion recognition in pre-manifest Huntington's disease to date; and happiness is a positive emotion to contrast with disgust and anger. Ekman facial expressions were also used to quantify emotion recognition accuracy outside the scanner and structural magnetic resonance imaging with voxel-based morphometry was used to assess the relationship between emotion recognition accuracy and regional grey matter volume. Emotion processing in pre-manifest Huntington's disease was associated with reduced neural activity for all three emotions in partially separable functional networks. Furthermore, the Huntington's disease-associated modulation of disgust and happiness processing was negatively correlated with genetic markers of pre-manifest disease progression in distributed, largely extrastriatal networks. The modulated disgust network included insulae, cingulate cortices, pre- and postcentral gyri, precunei, cunei, bilateral putamena, right pallidum, right thalamus, cerebellum, middle frontal, middle occipital, right superior and left inferior temporal gyri, and left superior parietal lobule. The modulated happiness network included postcentral gyri, left caudate, right cingulate cortex, right superior and inferior parietal lobules, and right superior frontal, middle temporal, middle occipital and precentral gyri. These effects were not driven merely by striatal dysfunction. We did not find equivalent associations between brain structure and emotion recognition, and the pre-manifest Huntington's disease cohort did not have a behavioural deficit in out-of-scanner emotion recognition relative to controls. In addition, we found increased neural activity in the pre-manifest subjects in response to all three emotions in frontal regions, predominantly in the middle frontal gyri. Overall, these findings suggest that pathophysiological effects of Huntington's disease may precede the development of overt clinical symptoms and detectable cerebral atrophy.

TrkB signaling is required for postnatal survival of CNS neurons and protects hippocampal and motor neurons from axotomy-induced cell death

Newborn mice carrying targeted mutations in genes encoding neurotrophins or their signaling Trk receptors display severe neuronal deficits in the peripheral nervous system but not in the CNS. In this study, we show that trkB (¿/¿) mice have a significant increase in apoptotic cell death in different regions of the brain during early postnatal life. The most affected region in the brain is the dentate gyrus of the hippocampus, although elevated levels of pyknotic nuclei were also detected in cortical layers II and III and V and VI, the striatum, and the thalamus. Furthermore, axotomized hippocampal and motor neurons of trkB (¿/¿) mice have significantly lower survival rates than those of wild-type littermates. These results suggest that neurotrophin signaling through TrkB receptors plays a role in the survival of CNS neurons during postnatal development. Moreover, they indicate that TrkB receptor signaling protects subpopulations of CNS neurons from injury- and axotomy-induced cell death.

Regional and cellular patterns of reelin mRNA expression in the forebrain of the developing and adult mouse

The reelin gene encodes an extracellular protein that is crucial for neuronal migration in laminated brain regions. To gain insights into the functions of Reelin, we performed high-resolution in situ hybridization analyses to determine the pattern of reelin expression in the developing forebrain of the mouse. We also performed double-labeling studies with several markers, including calcium-binding proteins, GAD65/67, and neuropeptides, to characterize the neuronal subsets that express reelin transcripts. reelinexpression was detected at embryonic day 10 and later in the forebrain, with a distribution that is consistent with the prosomeric model of forebrain regionalization. In the diencephalon, expression was restricted to transverse and longitudinal domains that delineated boundaries between neuromeres. During embryogenesis,reelin was detected in the cerebral cortex in Cajal-Retzius cells but not in the GABAergic neurons of layer I. At prenatal stages, reelin was also expressed in the olfactory bulb, and striatum and in restricted nuclei in the ventral telencephalon, hypothalamus, thalamus, and pretectum. At postnatal stages, reelin transcripts gradually disappeared from Cajal-Retzius cells, at the same time as they appeared in subsets of GABAergic neurons distributed throughout neocortical and hippocampal layers. In other telencephalic and diencephalic regions,reelin expression decreased steadily during the postnatal period. In the adult, there was prominent expression in the olfactory bulb and cerebral cortex, where it was restricted to subsets of GABAergic interneurons that co-expressed calbindin, calretinin, neuropeptide Y, and somatostatin. This complex pattern of cellular and regional expression is consistent with Reelin having multiple roles in brain development and adult brain function.

Improved segmentation of deep brain grey matter structures using magnetization transfer (MT) parameter maps.

Basal ganglia and brain stem nuclei are involved in the pathophysiology of various neurological and neuropsychiatric disorders. Currently available structural T1-weighted (T1w) magnetic resonance images do not provide sufficient contrast for reliable automated segmentation of various subcortical grey matter structures. We use a novel, semi-quantitative magnetization transfer (MT) imaging protocol that overcomes limitations in T1w images, which are mainly due to their sensitivity to the high iron content in subcortical grey matter. We demonstrate improved automated segmentation of putamen, pallidum, pulvinar and substantia nigra using MT images. A comparison with segmentation of high-quality T1w images was performed in 49 healthy subjects. Our results show that MT maps are highly suitable for automated segmentation, and so for multi-subject morphometric studies with a focus on subcortical structures.

Analysis of the mechanisms controlling the activity of flp1, a chromosomal passenger protein in the fission Schizosaccharomyces pombe

ABSTRACT In S. cerevisiae, the protein phosphatase Cdc14pwt is essential far mitotic exit through its contribution to reducing mitotic CDK activity. But Cdc14pwt also acts as a mare general temporal coordinator of mid and late mitotic events by controlling the partitioning of DNA, microtubule stability and cytokinesis. Cdc14pwt orthologs are well conserved from yeasts to humans, and sequence comparison revealed the presence of three domains, A, B and C, of which A and B form the catalytic domain. Cdc14pwt orthologs are regulated (in part) through cell cycle dependent changes in their localization. Some of them are thought to be kept inactive by sequestration in the nucleolus during interphase. This is the case for flp1pwt, the single identified Cdc14pwt ortholog in the fission yeast S. pombe. In early mitosis, flp1pwt leaves the nucleolus and localizes to the kinetochores, the contractile ring and the mitotic spindle, suggesting that it has multiple substrates and regulates many mitotic processes. flp1D cells show a high chromosome loss rate and septation defects, suggesting a role for flp1wt in the fidelity of chromosome transmission and cytokinesis. The aim of this study is to characterize the mechanisms underlying flp1pwt functions and the control of its activity. A structure-function analysis has revealed that the presence of both A and B domains is required for biological function and for proper flp1pwt mitotic localization. In contrast, the C domain of flp1pwt is responsible for its proper nucleolar localization in G2/interphase. My data suggest that dephosphorylation of substrates by flp1pwt is not necessary for any changes in localization of flp1pwt except that at the medial ring. In that particular case, the catalytic activity of flp1pwt is required for efficient localization, therefore revealing an additional level of regulation. All the functions of flp1pwt assayed to date require its catalytic activity, emphasizing the importance of further identification of its substrates. As described for other orthologs, the capability of selfinteraction and phosphorylation status might help to control flp1pwt activity. My data suggest that flp1pwt forms oligomers in vivo and that phosphorylation is not essential far localization changes of the protein. In addition, the hypophosphorylated form of flp1pwt might be specifically involved in the promotion of cytokinesis. The results of this study suggest that multiple modes of regulation including localization, selfassociation and phosphorylation allow a fine-tuning regulation of flp1pwt phosphatase activity, and more generally that of Cdc14pwt family of phosphatases. RESUME Chez la levure S. cerevisiae, la protéine phosphatase Cdc14pwt est essentielle pour la sortie de mitose du fait de sa contribution dans la réduction d'activité des CDK mitotiques. Comme elle contrôle également le partage de l'ADN, la stabilité des microtubules et la cytokinèse, Cdc14pwt est en fait considérée comme un coordinateur temporel général des évènements de milieu et de fin de mitose. Les orthologues de Cdc14pwt sont bien conservés, des levures jusqu'à l'espèce humaine. Des comparaisons de séquence ont révélé la présence de trois domaines A, B et C, les deux premiers constituant le domaine catalytique. Ils sont régulés (en partie) via des changements dans leur localisation, eux-mêmes dépendants du cycle cellulaire. Plusieurs de ces orthologues sont supposés inactivés par séquestration dans le nucléole en interphase, ce qui est le cas de flp1pwt le seul orthologue de Cdc14pwt identifié chez la levure fissipare S, pombe. En début de mitose, flp1pwt quitte le nucléole et localise au niveau des kinetochores, de l'anneau contractile d'actine et du fuseau mitotique, ce qui laisse supposer de multiples substrats et fonctions. Comme les cellules délétées pour le gène flp1wt présentent un taux élevé de perte de chromosome et des défauts de septation, flp1pwt semble jouer un rôle dans la fidélité de la transmission du matériel génétique et la cytokinèse. Le but de cette étude est de caractériser les mécanismes impliqués dans les fonctions assurées par flp1pwt d'une part, et dans le contrôle de son activité d'autre part. Une analyse structure-fonction a révélé que la présence simultanée des deux domaines A et B est requise pour la fonction biologique de flp1pwt et sa localisation correcte pendant la mitose. Par contre, le domaine C de flp1pwt confère une localisation nucléolaire adéquate en G2/interphase. Mes données suggèrent que la déphosphorylation de substrats par flp1pwt est dispensable pour sa localisation correcte excepté celle à l'anneau médian, qui requiert dans ce cas, l'activité catalytique de flp1pwt, révélant ainsi un niveau de régulation supplémentaire. Toutes les fonctions de flp1 pwt testées jusqu'à présent nécessitent également son activité catalytique, ce qui accentue l'importance de l'identification future de ses substrats. Comme cela a déjà été décrit pour d'autres orthologues, la capacité d'auto-intéraction et le niveau de phosphorylation pourraient contrôler l'activité de flp1pwt. En effet, mes données suggèrent que flp1pwt forme des oligomères in vivo et que la phosphorylation n'est pas essentielle pour les changements de localisation observés pour la protéine. De plus, la forme hypophosphorylée de flp1pwt pourrait être spécifiquement impliquée dans la promotion de la cytokinèse. De multiples modes de régulation incluant la localisation, l'auto-association et la phosphorylation semblent permettre un contrôle fin et subtil de l'activité de la phosphatase flp1pwt, et plus généralement celle des protéines de la famille de Cdc14pwt.