Impact du stress oxydant et de l’athérosclérose sur la fonction vasculaire cérébrale au cours du vieillissement

Dans les neurones et les cellules vasculaires cérébrales, les dérivés réactifs de l’oxygène jouent un double rôle puisqu’ils peuvent avoir à la fois des effets bénéfiques, à faibles concentrations, et des effets délétères, à des concentrations élevées. Chez la souris, la circulation cérébrale se distingue des autres lits vasculaires puisque le peroxyde d’hydrogène (H2O2) est le principal médiateur endothélial relaxant endogène. L’objectif de notre première étude a été de caractériser l’implication physiologique du H2O2 dérivé de la eNOS dans la fonction endothéliale cérébrale de la souris. Nous avons voulu identifier les mécanismes impliqués dans la dilatation induite par l’augmentation de débit intra-luminal (flow-mediated dilation, FMD). La FMD est la réponse à un stimulus physiologique endothélial la plus représentative de la situation in vivo. Nous avons démontré que le H2O2, et non le monoxyde d’azote (NO), dérivant de l’activation de la eNOS cérébrale, est le principal médiateur de la FMD. Cependant, nous connaissons très peu de données sur l’évolution de la voie du H2O2 au cours du vieillissement qu’il soit associé ou non aux facteurs de risque pour les maladies cardiovasculaires. Au cours du vieillissement, au niveau périphérique, les facteurs endothéliaux constricteurs ou dilatateurs évoluent en fonction de l’augmentation de stress oxydant. La présence de facteurs de risque pour les maladies cardiovasculaires, telle que l’hypercholestérolémie, pourrait accentuer l’augmentation du stress oxydant et ainsi accélérer la dysfonction endothéliale. Au niveau cérébral, très peu de données sont disponibles. Dans le cadre de notre deuxième étude, nous avons émis l’hypothèse qu’un débalancement des facteurs endothéliaux pourrait être à l’origine (1) de la dysfonction endothéliale cérébrale observée au cours du vieillissement et (2) de la dysfonction endothéliale précoce qui apparaît en présence d’athérosclérose. Nos résultats ont montré que l’augmentation de stress oxydant associée au vieillissement conduit à une libération endogène accrue de TXA2 qui diminue la voie du H2O2 au niveau cérébral et, par conséquent, réduit la dilatation dépendante de l’endothélium. De plus, la présence d’athérosclérose accélère l’apparition de la dysfonction endothéliale cérébrale. Le rôle clé joué par le stress oxydant a été confirmé par un traitement préventif avec l’antioxydant catéchine qui a permis de renverser tous les effets délétères de l’athérosclérose sur les fonctions endothéliales cérébrales. Finalement, la dysfonction endothéliale cérébrale précoce, associée avec l’athérosclérose, pourrait non seulement augmenter l’incidence de développer des accidents vasculaires cérébraux (AVC) mais aussi induire une diminution du débit sanguin cérébral et, ultimement, affecter les fonctions neuronales. Dans le cadre de notre troisième étude, nous avons émis l’hypothèse que l’augmentation de stress oxydant est associée avec une diminution du débit sanguin cérébral et un déclin subséquent des fonctions cognitives. Nous avons utilisé des souris athérosclérotiques âgées de 3 mois que nous avons soumises, ou pas, à un traitement chronique à la catéchine. Nos travaux montrent qu’un traitement préventif avec la catéchine peut prévenir les effets néfastes de l’athérosclérose sur la FMD, le débit sanguin et le déclin des fonctions cognitives qui est normalement associé au vieillissement. Nos résultats ont permis de distinguer l’effet du vieillissement des effets de l’athérosclérose sur les fonctions vasculaires cérébrales. Le traitement préventif avec la catéchine a eu des effets bénéfiques marqués sur la fonction endothéliale cérébrale, le débit sanguin cérébral et les fonctions cognitives, démontrant le rôle clé de l’environnement redox dans la régulation des fonctions cérébrales.

Relation entre la structure et la fonction des artères cérébrales dans l’athérosclérose : impact des traitements cardioprotecteurs

Thèse réalisée en cotutelle avec Dre Christine Des Rosiers

Performances et défaillances du sujet cérébral : regard anthropologique sur la plasticité cérébrale, les neurosciences et la clinique de la dégénérescence cognitive

Introduction 1.1 Le sujet cérébral, rencontre entre le biologique et le social L'objectif de ce travail est d'éclairer une des voies par lesquelles le phénomène anthropologique de l'individualité prend corps au sein de l'environnement contemporain. L'individualisme est compris comme les divers processus par lesquels la détermination du sujet tend à s'autonomiser des appartenances préconstituées. Il est la forme sociologique qui gouverne la façon contemporaine de faire société depuis l'avènement de la «modernité ». Le choix de l'angle de la cérébralité pour aborder la question de recherche repose sur le postulat qu'une des particularités culturelles de la figure du sujet individuel contemporain est la tendance à attribuer aux mécanismes cérébraux le rôle déterminant dans la constitution de la subjectivité du sujet. Dès lors, si aujourd'hui, penser le cerveau c'est penser l'humain, il s'agit d'un phénomène anthropologique qui demande à être explicité. Il m'appartient de démontrer que le champ des neurosciences se profile comme révélateur privilégié pour observer comment penser l'individualité concorde avec l'établissement de vérités relatives au cérébral' . Faire l'anthropologie du proche et de l'actuel a ses intérêts mais comporte aussi des risques. La perte de ce qui faisait le moteur de la recherche anthropologique -l'altérité donnée des sujets de son observation - a été compensée par l'émergence de nouveaux objets de travail et par des reconfigurations des rapports que l'anthropologue entretient avec son terrain. Le renouvellement du cadre de réflexion opéré par l'anthropologie au cours du siècle écoulé suit les transformations des pratiques sociales, culturelles et économiques qui s'opèrent au niveau mondial. L'échelle désormais planétaire de la circulation des acteurs sociaux et des objets de savoir a forcé la discipline à revoir la grille de lecture qui a longtemps opposé sociétés traditionnelles à sociétés modernes. La prise de conscience de la caducité du grand partage a engagé les anthropologues à s'intéresser à des phénomènes en rapport avec des problèmes rencontrés au sein de leur propre collectif et, dans le même mouvement, les a amenée à repenser les articulations entre le global et le local, le particulier et l'universel. Le bouleversement heuristique généré par ce repositionnement n'est toutefois pas exempt de nouvelles difficultés pour la recherche ethnographique. En se posant le défi d'étudier des traits culturels propres à sa société d'appartenance, l'anthropologie s'ouvre à des terrains enquête sur la façon dont, dans le monde occidental, le constat toujours plus pesant de la discordance entre les phénomènes de vieillissement cognitif et l'allongement de l'espérance de vie est traité. Dans une démarche ethnographique, il s'agit de voir quelles sont les logiques d'action et les pratiques sociales développées en réponse à ces inadéquations. La thématique impose une navigation entre des domaines théoriques spécialisés et des champs d'activités possédant chacun leurs cadres de référence. Une telle entreprise suppose une multiplication des systèmes de référence devant être pris en compte. Toutes les disciplines approchées au cours de ce travail abondent en métaphores utiles à la mise en ordre de leur pensée et à la description de leurs objets de travail. Toutefois, faire résonner entre elles les différentes «cultures épistémiques » (Knorr-Cetina, 1999) pour mieux faire apparaître la trame sociale qui constitue leur arrière-fond équivaut souvent à forcer le trait. Le sens des mots varie selon leurs champs d'application et l'exercice de la mise en résonance peut s'avérer périlleux. Je me suis efforcée tout au long de ces pages de préciser de quel point de vue les énoncés considérés sont formulés. L'analyse anthropologique étant guidée par la recherche des points de liaison entre les différents registres, la démarche est forcément limitée dans le niveau d'approfondissement auquel elle peut tendre. Elle risque de décevoir les lecteurs experts dans les domaines soumis à la grille de lecture de cette discipline, non familiers avec les concepts anthropologiques. Il est probable qu'un certain flou subsiste dans la façon dont ces énoncés sont décris par rapport au traitement dont ils sont l'objet dans leurs disciplines respectives. Si on perd de vue la préoccupation centrale de l'anthropologie, consistant à éclairer le système de valeurs commun sous-tendant les pratiques sociales observées, la lecture d'un tel travail risque effectivement de rater son but. En revanche, en acceptant d'emblée de se prêter à un décentrement par rapport à son modèle disciplinaire, le lecteur doit pouvoir appréhender des aspects intéressant ses propres pratiques. S'intéresser à ce qui relie les savoirs et les pratiques au sein d'un monde commun, voilà un programme heuristique qui va à l'encontre de la logique de spécialisation.

Effets de la nitroglycérine intraveineuse sur la saturation cérébrale hémisphérique pendant la chirurgie cardiaque à haut risque

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Effets de la nitroglycérine intraveineuse sur la saturation cérébrale hémisphérique pendant la chirurgie cardiaque à haut risque

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

A naturally shaped silicone ventricle evaluated in a mock circulation loop : a preliminary study

Mock circulation loops are used to evaluate the performance of cardiac assist devices prior to animal and clinical testing. A compressible, translucent silicone ventricle chamber that mimics the exact size, shape and motion of a failing heart is desired to assist in flow visualization studies around inflow cannulae during VAD support. The aim of this study was therefore to design and construct a naturally shaped flexible left ventricle and evaluate its performance in a mock circulation loop. The ventricle shape was constructed by the use of CT images taken from a patient experiencing cardiomyopathic heart failure and used to create a 3D image and subsequent mould to produce a silicone ventricle. Different cardiac conditions were successfully simulated to validate the ventricle performance, including rest, left heart failure and VAD support.

Simulation and development of a mock circulation loop with variable compliance

Heart disease is attributed as the highest cause of death in the world. Although this could be alleviated by heart transplantation, there is a chronic shortage of donor hearts and so mechanical solutions are being considered. Currently, many Ventricular Assist Devices (VADs) are being developed worldwide in an effort to increase life expectancy and quality of life for end stage heart failure patients. Current pre-clinical testing methods for VADs involve laboratory testing using Mock Circulation Loops (MCLs), and in vivo testing in animal models. The research and development of highly accurate MCLs is vital to the continuous improvement of VAD performance. The first objective of this study was to develop and validate a mathematical model of a MCL. This model could then be used in the design and construction of a variable compliance chamber to improve the performance of an existing MCL as well as form the basis for a new miniaturised MCL. An extensive review of literature was carried out on MCLs and mathematical modelling of their function. A mathematical model of a MCL was then created in the MATLAB/SIMULINK environment. This model included variable features such as resistance, fluid inertia and volumes (resulting from the pipe lengths and diameters); compliance of Windkessel chambers, atria and ventricles; density of both fluid and compressed air applied to the system; gravitational effects on vertical columns of fluid; and accurately modelled actuators controlling the ventricle contraction. This model was then validated using the physical properties and pressure and flow traces produced from a previously developed MCL. A variable compliance chamber was designed to reproduce parameters determined by the mathematical model. The function of the variability was achieved by controlling the transmural pressure across a diaphragm to alter the compliance of the system. An initial prototype was tested in a previously developed MCL, and a variable level of arterial compliance was successfully produced; however, the complete range of compliance values required for accurate physiological representation was not able to be produced with this initial design. The mathematical model was then used to design a smaller physical mock circulation loop, with the tubing sizes adjusted to produce accurate pressure and flow traces whilst having an appropriate frequency response characteristic. The development of the mathematical model greatly assisted the general design of an in vitro cardiovascular device test rig, while the variable compliance chamber allowed simple and real-time manipulation of MCL compliance to allow accurate transition between a variety of physiological conditions. The newly developed MCL produced an accurate design of a mechanical representation of the human circulatory system for in vitro cardiovascular device testing and education purposes. The continued improvement of VAD test rigs is essential if VAD design is to improve, and hence improve quality of life and life expectancy for heart failure patients.

A compact mock circulation loop for the in vitro testing of cardiovascular devices

In vitro cardiovascular device performance evaluation in a mock circulation loop (MCL) is a necessary step prior to in vivo testing.A MCL that accurately represents the physiology of the cardiovascular system accelerates the assessment of the device’s ability to treat pathological conditions. To serve this purpose, a compact MCL measuring 600 ¥ 600 ¥ 600 mm (L ¥ W¥ H) was constructed in conjunction with a computer mathematical simulation.This approach allowed the effective selection of physical loop characteristics, such as pneumatic drive parameters, to create pressure and flow, and pipe dimensions to replicate the resistance, compliance, and fluid inertia of the native cardiovascular system. The resulting five-element MCL reproduced the physiological hemodynamics of a healthy and failing heart by altering ventricle contractility, vascular resistance/compliance, heart rate, and vascular volume. The effects of interpatient anatomical variability, such as septal defects and valvular disease, were also assessed. Cardiovascular hemodynamic pressures (arterial, venous, atrial, ventricular), flows (systemic, bronchial, pulmonary), and volumes (ventricular, stroke) were analyzed in real time. The objective of this study is to describe the developmental stages of the compact MCL and demonstrate its value as a research tool for the accelerated development of cardiovascular devices.

Modeling circulation of train-set with multiple routing

Planning on utilization of train-set is one of the key tasks of transport organization for passenger dedicated railway in China. It also has strong relationships with timetable scheduling and operation plans at a station. To execute such a task in a railway hub pooling multiple railway lines, the characteristics of multiple routing for train-set is discussed in term of semicircle of train-sets' turnover. In programming the described problem, the minimum dwell time is selected as the objectives with special derive constraints of the train-set's dispatch, the connecting conditions, the principle of uniqueness for train-sets, and the first plus for connection in the same direction based on time tolerance σ. A compact connection algorithm based on time tolerance is then designed. The feasibility of the model and the algorithm is proved by the case study. The result indicates that the circulation model and algorithm about multiple routing can deal with the connections between the train-sets of multiple directions, and reduce the train's pulling in or leaving impact on the station's throat.

Replication of the Frank-Starling response in a Mock Circulation loop

Mock circulation loops (MCLs) are used to evaluate cardiovascular devices prior to in-vivo trials; however they lack the vital autoregulatory responses that occur in humans. This study aimed to develop and implement a left and right ventricular Frank-Starling response in a MCL. A proportional controller based on ventricular end diastolic volume was used to control the driving pressure of the MCL’s pneumatically operated ventricles. Ventricular pressure-volume loops and end systolic pressure-volume relationships were produced for a variety of healthy and pathological conditions and compared with human data to validate the simulated Frank-Starling response. The non-linear Frank-Starling response produced in this study successfully altered left and right ventricular contractility with changing preload and was validated with previously reported data. This improvement to an already detailed MCL has resulted in a test rig capable of further refining cardiovascular devices and reducing the number of in-vivo trials.

Excess power circulation in distribution networks containing distributed energy resources

The presence of large number of single-phase distributed energy resources (DERs) can cause severe power quality problems in distribution networks. The DERs can be installed in random locations. This may cause the generation in a particular phase exceeds the load demand in that phase. Therefore the excess power in that phase will be fed back to the transmission network. To avoid this problem, the paper proposes the use of distribution static compensator (DSTATCOM) that needs to be connected at the first bus following a substation. When operated properly, the DSTATCOM can facilitate a set of balanced current flow from the substation, even when excess power is generated by DERs. The proposals are validated through extensive digital computer simulation studies using PSCAD and MATLAB.

Joseph Maiden and the national and transnational circulation of Wattle Acacia spp

During the nineteenth century and in the early years of the twentieth century wattle was circulated by botanists, botanical institutions, interested individuals, commercial seedsmen and government authorities. Wattle bark was used in the production of leather and was the subject of debate regarding its commercial development and conservation in Australia. It was also trialled in many other locations including America, New Zealand, Hawaii and Russia. In the process, South Africa became a major producer of wattle bark for a global market. At the same time wattle was also promoted as a symbol of Australian nationalism. This paper considers this movement of wattles, wattle material and wattle information by examining the career of one active agent in these botanical transfers: Joseph Maiden. In doing so it demonstrates that these seemingly different uses of the wattle overlap transnational and national spheres.

Increased platelet-derived microparticles in the coronary circulation of percutaneous transluminal coronary angioplasty patients

Platelet-derived microparticles that are produced during platelet activation are capable of adhesion and aggregation. Endothelial trauma that occurs during percutaneous transluminal coronary angioplasty (PTCA) may support platelet-derived microparticle adhesion and contribute to development of restenosis. We have previously reported an increase in platelet-derived microparticles in peripheral arterial blood with angioplasty. This finding raised concerns regarding the role of plateletderived microparticles in restenosis, and therefore the aim of this study was to monitor levels in the coronary circulation. The study population consisted of 19 angioplasty patients. Paired coronary artery and sinus samples were obtained following heparinization, following contrast administration, and subsequent to all vessel manipulation. Platelet-derived microparticles were identified with an anti-CD61 (glycoprotein IIIa) fluorescence-conjugated antibody using flow cytometry. There was a significant decrease in arterial platelet-derived microparticles from heparinization to contrast administration (P 0.001), followed by a significant increase to the end of angioplasty (P 0.004). However, there was no significant change throughout the venous samples. These results indicate that the higher level of platelet-derived microparticles after angioplasty in arterial blood remained in the coronary circulation. Interestingly, levels of thrombin–antithrombin complexes did not rise during PTCA. This may have implications for the development of coronary restenosis post-PTCA, although this remains to be determined.