Plasticity of neuroanatomical relationships between cholinergic and dopaminergic axon varicosities and pyramidal cells in the rat medial prefrontal cortex

Les systèmes cholinergique et dopaminergique jouent un rôle prépondérant dans les fonctions cognitives. Ce rôle est exercé principalement grâce à leur action modulatrice de l’activité des neurones pyramidaux du cortex préfrontal. L’interaction pharmacologique entre ces systèmes est bien documentée mais les études de leurs interactions neuroanatomiques sont rares, étant donné qu’ils sont impliqués dans une transmission diffuse plutôt que synaptique. Ce travail de thèse visait à développer une expertise pour analyser ce type de transmission diffuse en microscopie confocale. Nous avons étudié les relations de microproximité entre ces différents systèmes dans le cortex préfrontal médian (mPFC) de rats et souris. En particulier, la densité des varicosités axonales en passant a été quantifiée dans les segments des fibres cholinergiques et dopaminergiques à une distance mutuelle de moins de 3 µm ou à moins de 3 µm des somas de cellules pyramidales. Cette microproximité était considérée comme une zone d’interaction probable entre les éléments neuronaux. La quantification était effectuée après triple-marquage par immunofluorescence et acquisition des images de 1 µm par microscopie confocale. Afin d’étudier la plasticité de ces relations de microproximité, cette analyse a été effectuée dans des conditions témoins, après une activation du mPFC et dans un modèle de schizophrénie par déplétion des neurones cholinergiques du noyau accumbens. Les résultats démontrent que 1. Les fibres cholinergiques interagissent avec des fibres dopaminergiques et ce sur les mêmes neurones pyramidaux de la couche V du mPFC. Ce résultat suggère différents apports des systèmes cholinergique et dopaminergique dans l’intégration effectuée par une même cellule pyramidale. 2. La densité des varicosités en passant cholinergiques et dopaminergiques sur des segments de fibre en microproximité réciproque est plus élevée comparé aux segments plus distants les uns des autres. Ce résultat suggère un enrichissement du nombre de varicosités axonales dans les zones d’interaction. 3. La densité des varicosités en passant sur des segments de fibre cholinergique en microproximité de cellules pyramidales, immunoúactives pour c-Fos après une stimulation visuelle et une stimulation électrique des noyaux cholinergiques projetant au mPFC est plus élevée que la densité des varicosités de segments en microproximité de cellules pyramidales non-activées. Ce résultat suggère un enrichissement des varicosités axonales dépendant de l’activité neuronale locale au niveau de la zone d'interaction avec d'autres éléments neuronaux. 4. La densité des varicosités en passant des fibres dopaminergiques a été significativement diminuée dans le mPFC de rats ayant subi une déplétion cholinergique dans le noyau accumbens, comparée aux témoins. Ces résultats supportent des interrelations entre la plasticité structurelle des varicosités dopaminergiques et le fonctionnement cortical. L’ensemble des donneès démontre une plasticité de la densité locale des varicosités axonales en fonction de l’activité neuronale locale. Cet enrichissement activité-dépendant contribue vraisemblablement au maintien d’une interaction neurochimique entre deux éléments neuronaux.

Données nouvelles sur l’innervation à dopamine du striatum et son co-phénotype glutamatergique

Une sous-population des neurones à dopamine (DA) du mésencéphale ventral du rat et de la souris étant connue pour exprimer l'ARN messager du transporteur vésiculaire 2 du glutamate (VGLUT2), nous avons eu recours à l'immunocytochimie en microscopie électronique, après simple ou double marquage de l'enzyme de synthèse tyrosine hydroxylase (TH) et de VGLUT2, pour déterminer la présence de l'une et/ou l'autre protéine dans les terminaisons (varicosités) axonales de ces neurones et caractériser leur morphologie ultrastructurale dans diverses conditions expérimentales. Dans un premier temps, des rats jeunes (P15) ou adultes (P90), ainsi que des rats des deux âges soumis à l'administration intraventriculaire cérébrale de la cytotoxine 6-hydroxydopamine (6-OHDA) dans les jours suivant la naissance, ont été examinés, afin d'étayer l'hypothèse d'un rôle de VGLUT2 au sein des neurones DA, au cours du développement normal ou pathologique de ces neurones. Chez le jeune rat, ces études ont montré: i) la présence de VGLUT2 dans une fraction importante des varicosités axonales TH immunoréactives du coeur du noyau accumbens ainsi que du néostriatum; ii) une augmentation de la proportion de ces terminaisons doublement marquées dans le noyau accumbens par suite de la lésion 6-OHDA néonatale; iii) le double marquage fréquent des varicosités axonales appartenant à l'innervation DA aberrante (néoinnervation), qui se développe dans la substance noire, par suite de la lésion 6-OHDA néonatale. Des différences significatives ont aussi été notées quant à la dimension des terminaisons axonales marquées pour la TH seulement, VGLUT2 seulement ou TH et VGLUT2. Enfin, à cet âge (P15), toutes les terminaisons doublement marquées sont apparues dotées d'une spécialisation membranaire synaptique, contrairement aux terminaisons marquées pour la TH ou pour VGLUT2 seulement. Dans un deuxième temps, nous avons voulu déterminer le devenir du double phénotype chez le rat adulte (P90) soumis ou non à la lésion 6-OHDA néonatale. Contrairement aux observations recueillies chez le jeune rat, nous avons alors constaté: i) l'absence complète de terminaisons doublement marquées dans le coeur du noyau accumbens et le néostriatum d'animaux intacts, de même que dans les restes de la substance noire des animaux 6-OHDA lésés; ii) une très forte baisse de leurnombre dans le coeur du noyau accumbens des animaux 6-OHDA lésés. Ces observations, suggérant une régression du double phénotype TH/VGLUT2 avec l'âge, sont venues renforcer l'hypothèse d'un rôle particulier d'une co-libération de glutamate par les neurones mésencéphaliques DA au cours du développement. Dans ces conditions, il est apparu des plus intéressants d'examiner l'innervation DA méso-striatale chez deux lignées de souris dont le gène Vglut2 avait été sélectivement invalidé dans les neurones DA du cerveau, ainsi que leurs témoins et des souris sauvages. D'autant que malgré l'utilisation croissante de la souris en neurobiologie, cette innervation DA n'avait jamais fait l'objet d’une caractérisation systématique en microscopie électronique. En raison de possibles différences entre le coeur et la coque du noyau accumbens, l'étude a donc porté sur les deux parties de ce noyau ainsi que le néostriatum et des souris jeunes (P15) et adultes (P70-90) de chaque lignée, préparées pour l'immunocytochimie de la TH, mais aussi pour le double marquage TH et VGLUT2, selon le protocole précédemment utilisé chez le rat. Les résultats ont surpris. Aux deux âges et quel que soit le génotype, les terminaisons axonales TH immunoréactives des trois régions sont apparues comparables quant à leur taille, leur contenu vésiculaire, le pourcentage contenant une mitochondrie et une très faible incidence synaptique (5% des varicosités, en moyenne). Ainsi, chez la souris, la régression du double phénotype pourrait être encore plus précoce que chez le rat, à moins que les deux protéines ne soient très tôt ségréguées dans des varicosités axonales distinctes des mêmes neurones DA. Ces données renforcent aussi l’hypothèse d’une transmission diffuse (volumique) et d’un niveau ambiant de DA comme élément déterminant du fonctionnement du système mésostriatal DA chez la souris comme chez le rat.

Wireless Optical Communications for Intra-Spacecraft Networks Based on OCDMA with Random Optical Codes

In recent years, spacial agencies have shown a growing interest in optical wireless as an alternative to wired and radio-frequency communications. The use of these techniques for intra-spacecraft communications reduces the effect of take-off acceleration and vibrations on the systems by avoiding the need for rugged connectors and provides a significant mass reduction. Diffuse transmission also eases the design process as terminals can be placed almost anywhere without a tight planification to ensure the proper system behaviour. Previous studies have compared the performance of radio-frequency and infrared optical communications. In an intra-satellite environment optical techniques help reduce EMI related problems, and their main disadvantages - multipath dispersion and the need for line-of-sight - can be neglected due to the reduced cavity size. Channel studies demonstrate that the effect of the channel can be neglected in small environments if data bandwidth is lower than some hundreds of MHz.

Speech interference and transmission on residential balconies with road traffic noise

Balcony acoustic treatments can mitigate the effects of community road traffic noise. To further investigate, a theoretical study into the effects of balcony acoustic treatment combinations on speech interference and transmission is conducted for various street geometries. Nine different balcony types are investigated using a combined specular and diffuse reflection computer model. Diffusion in the model is calculated using the radiosity technique. The balcony types include a standard balcony with or without a ceiling and with various combinations of parapet, ceiling absorption and ceiling shield. A total of 70 balcony and street geometrical configurations are analyzed with each balcony type, resulting in 630 scenarios. In each scenario the reverberation time, speech interference level (SIL) and speech transmission index (STI) are calculated. These indicators are compared to determine trends based on the effects of propagation path, inclusion of opposite buildings and difference with a reference position outside the balcony. The results demonstrate trends in SIL and STI with different balcony types. It is found that an acoustically treated balcony reduces speech interference. A parapet provides the largest improvement, followed by absorption on the ceiling. The largest reductions in speech interference arise when a combination of balcony acoustic treatments are applied.

Ectopic calcification among families in the Azores: Clinical and radiologic manifestations in families with diffuse idiopathic skeletal hyperostosis and chondrocalcinosis

Objective. Twelve families that were multiply affected with diffuse idiopathic skeletal hyperostosis (DISH) and/or chondrocalcinosis, were identified on the island of Terceira, The Azores, potentially supporting the hypothesis that the 2 disorders share common etiopathogenic factors. The present study was undertaken to investigate this hypothesis. Methods. One hundred three individuals from 12 unrelated families were assessed. Probands were identified from patients attending the Rheumatic Diseases Clinic, Hospital de Santo Espirito, in The Azores. Family members were assessed by rheumatologists and radiologists. Radiographs of all family members were obtained, including radiographs of the dorsolumbar spine, pelvis, knees, elbows, and wrists, and all cases were screened for known features of chondrocalcinosis. Results. Ectopic calcifications were identified in 70 patients. The most frequent symptoms or findings were as follows: axial pain, elbow, knee and metacarpophalangeal (MCP) joint pain, swelling, and/or deformity, and radiographic enthesopathic changes. Elbow and MCP joint periarticular calcifications were observed in 35 and 5 patients, respectively, and chondrocalcinosis was identified in 12 patients. Fifteen patients had sacroiliac disease (ankylosis or sclerosis) on computed tomography scans. Fifty-two patients could be classified as having definite (17%), probable (26%), or possible (31%) DISH. Concomitant DISH and chondrocalcinosis was diagnosed in 12 patients. Pyrophosphate crystals were identified from knee effusions in 13 patients. The pattern of disease transmission was compatible with an autosomal-dominant monogenic disease. The mean age at which symptoms developed was 38 years. Conclusion. These families may represent a familial type of pyrophosphate arthropathy with a phenotype that includes peripheral and axial enthesopathic calcifications. The concurrence of DISH and chondrocalcinosis suggests a shared pathogenic mechanism in the 2 conditions.

A transmission electron microscopy and X-ray photoelectron spectroscopy study of annealing induced gamma-phase nucleation, clustering, and interfacial dynamics in reactively sputtered amorphous alumina thin films

Pure alpha-Al2O3 exhibits a very high degree of thermodynamical stability among all metal oxides and forms an inert oxide scale in a range of structural alloys at high temperatures. We report that amorphous Al2O3 thin films sputter deposited over crystalline Si instead show a surprisingly active interface. On annealing, crystallization begins with nuclei of a phase closely resembling gamma-Alumina forming almost randomly in an amorphous matrix, and with increasing frequency near the substrate/film interface. This nucleation is marked by the signature appearance of sharp (400) and (440) reflections and the formation of a diffuse diffraction halo with an outer maximal radius of approximate to 0.23 nm enveloping the direct beam. The microstructure then evolves by a cluster-coalescence growth mechanism suggestive of swift nucleation and sluggish diffusional kinetics, while locally the Al ions redistribute slowly from chemisorbed and tetrahedral sites to higher anion coordinated sites. Chemical state plots constructed from XPS data and simple calculations of the diffraction patterns from hypothetically distorted lattices suggest that the true origins of the diffuse diffraction halo are probably related to a complex change in the electronic structure spurred by the a-gamma transformation rather than pure structural disorder. Concurrent to crystallization within the film, a substantially thick interfacial reaction zone also builds up at the film/substrate interface with the excess Al acting as a cationic source. (C) 2015 AIP Publishing LLC.

The wave transmission coefficients and coupling loss factors of point connected structures

This analysis is concerned with the calculation of the elastic wave transmission coefficients and coupling loss factors between an arbitrary number of structural components that are coupled at a point. A general approach to the problem is presented and it is demonstrated that the resulting coupling loss factors satisfy reciprocity. A key aspect of the method is the consideration of cylindrical waves in two-dimensional components, and this builds upon recent results regarding the energetics of diffuse wavefields when expressed in cylindrical coordinates. Specific details of the method are given for beam and thin plate components, and a number of examples are presented. © 2002 Acoustical Society of America.

Surface amorphization in diamond turning of silicon crystal investigated by transmission electron microscopy

Silicon crystal exhibits a ductile regime during machining prior to the onset of fracture when appropriate cutting conditions are applied. The present study shows that the ductile regime is a result of a phase transformation which is indirectly evidenced by the amorphous phase detected in the machined surface. Transmission electron microscopy (TEM) planar view studies were successfully performed on monocrystalline silicon (1 0 0) single point diamond turned. TEM electron diffraction patterns show that the machined surface presents diffuse rings along with traces of crystalline material. This is attributed to crystalline silicon immersed in an amorphous matrix. Furthermore, only diffuse rings in the diffraction patterns of the ductile chip are detected, indicating that it is totally amorphous. © 2000 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Ectopic calcification in the Azores - Clinical and radiological manifestations of Diffuse Idiopathic Skeletal Hypertosis and Chondrocalcinosis families

Objective. Twelve families that were multiply affected with diffuse idiopathic skeletal hyperostosis (DISH) and/or chondrocalcinosis, were identified on the island of Terceira, The Azores, potentially supporting the hypothesis that the 2 disorders share common etiopathogenic factors. The present study was undertaken to investigate this hypothesis. Methods. One hundred three individuals from 12 unrelated families were assessed. Probands were identified from patients attending the Rheumatic Diseases Clinic, Hospital de Santo Espirito, in The Azores. Family members were assessed by rheumatologists and radiologists. Radiographs of all family members were obtained, including radiographs of the dorsolumbar spine, pelvis, knees, elbows, and wrists, and all cases were screened for known features of chondrocalcinosis. Results. Ectopic calcifications were identified in 70 patients. The most frequent symptoms or findings were as follows: axial pain, elbow, knee and metacarpophalangeal (MCP) joint pain, swelling, and/or deformity, and radiographic enthesopathic changes. Elbow and MCP joint periarticular calcifications were observed in 35 and 5 patients, respectively, and chondrocalcinosis was identified in 12 patients. Fifteen patients had sacroiliac disease (ankylosis or sclerosis) on computed tomography scans. Fifty-two patients could be classified as having definite (17%), probable (26%), or possible (31%) DISH. Concomitant DISH and chondrocalcinosis was diagnosed in 12 patients. Pyrophosphate crystals were identified from knee effusions in 13 patients. The pattern of disease transmission was compatible with an autosomal-dominant monogenic disease. The mean age at which symptoms developed was 38 years. Conclusion. These families may represent a familial type of pyrophosphate arthropathy with a phenotype that includes peripheral and axial enthesopathic calcifications. The concurrence of DISH and chondrocalcinosis suggests a shared pathogenic mechanism in the 2 conditions.

An investigation of contact transmission of methicillin-resistant staphylococcus aureus

Hand hygiene is critical in the healthcare setting and it is believed that methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA), for example, is transmitted from patient to patient largely via the hands of health professionals. A study has been carried out at a large teaching hospital to estimate how often the gloves of a healthcare worker are contaminated with MRSA after contact with a colonized patient. The effectiveness of handwashing procedures to decontaminate the health professionals' hands was also investigated, together with how well different healthcare professional groups complied with handwashing procedures. The study showed that about 17% (9–25%) of contacts between a healthcare worker and a MRSA-colonized patient results in transmission of MRSA from a patient to the gloves of a healthcare worker. Different health professional groups have different rates of compliance with infection control procedures. Non-contact staff (cleaners, food services) had the shortest handwashing times. In this study, glove use compliance rates were 75% or above in all healthcare worker groups except doctors whose compliance was only 27%.