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Alteration of claudins by C-CPE affects lung expansion in cultured mouse and chick embryonic lung
No full textThe claudins are a family of integral membrane proteins located in tight junctions. Tight junctionsare protein complexes that links the membrane of adjacent epithelial cells together. Claudinsregulate paracellular transport between cells in mature epithelia. Interestingly, claudins areexpressed in several branching organs during development, for example, the kidneys and thelungs, even prior to the initiation of paracellular transport. Previous results from my laboratoryshowed that the removal of a subset of claudins using the non-toxic protein reagent C-CPE (atruncated form of Clostridium perfringens enterotoxin) resulted in the reduction of branching inmouse embryonic kidney explants.To determine if claudins are required for lung branching morphogenesis, I examined their roleduring early lung development. Using in situ hybridization and immunofluorescence, I showedthat Cldn1, -3 and -10 mRNA and protein are expressed in the epithelial cells of chick lungs duringthe first stages of branching morphogenesis. When I cultured embryonic chick and mouse lungexplants in the presence of C-CPE, no difference in lung bud count was observed. However, asignificant decrease in the lumen perimeter and the lumen area was detected in the chick lungexplants after 48h of culture (P = 0.05). Mouse lung explants exhibited a similar phenotype, butfurther experiments are needed to confirm if claudins are important for lumen expansion in thedeveloping mouse lung. Immunofluorescence of the C-CPE-sensitive Cldn3 was performed onchick lung cryosections to determine if the phenotype was due to the removal of those C-CPE-sensitiveclaudins. Cldn3 appeared to colocalize less with ZO-1, a tight junction marker, in C-CPE-treatedexplants. Accumulation of Cldn3 in the lumen was also observed in some C-CPE-treatedexplants. Further replicates are needed to confirm the effect of C-CPE on sensitive claudins. Cldn3immunofluorescence was also performed on whole mount mouse explants and abnormalexpression was observed at the basolateral side of the epithelial cells. These data suggest that theeffects on lumen area in the C-CPE-treated lungs could be due to a depletion in C-CPE-sensitiveclaudins at the apical cell surface. In conclusion, the data in this thesis shows that C-CPE-sensitiveclaudins do not exhibit a direct role in chick or mouse lung branching morphogenesis, but ratherthat these claudins may play a role in the regulation of luminal fluid accumulation.Les claudines sont une famille de protéines membranaires intégrales qui se trouvent dans lesjonctions serrées. Les jonctions serrées sont des complexes protéiques reliant la membrane de cellules épithéliales adjacentes. Les claudines régulent le transport dans l’espace paracellulaire dans les couches de cellules épithéliales matures. Il est intéressant de constater que les claudinessont exprimées dans plusieurs organes ramifiés, comme le rein et les poumons, au cours de leur développement, et ce même avant le début du transport paracellulaire. Des résultats antérieurs de mon laboratoire ont montré que le retrait d'un sous-ensemble de claudines à l'aide de la protéine non toxique C-CPE (une forme tronquée de l’entérotoxine de la bactérie Clostridiumperfringens) entraînait une réduction de la ramification dans des explants de reins embryonnairesde souris.Pour déterminer si les claudines sont nécessaires à la morphogenèse de ramification des poumons, j'ai examiné leur rôle dans des explants de poumons embryonnaires de poulet et desouris. En utilisant l'hybridation in situ et l'immunofluorescence, j'ai montré que l'ARNm et laprotéine des Cldn1, -3 et -10 sont exprimés dans les cellules épithéliales des poumons d’embryons de poulet au cours des premiers stades de la morphogenèse de ramification. Lorsque j’ai mis enculture des explants pulmonaires d’embryons de poulet et de souris avec du C-CPE, aucune différence dans le nombre de bourgeons pulmonaires n’a été observée. Cependant, une diminution significative du périmètre de la lumière et de la surface de la lumière a été détectée dans les explants de poumon de poussin après 48 heures de culture (P = 0,05). Les explants depoumon de souris présentaient un phénotype similaire, mais des mesures supplémentaires sontnécessaires pour confirmer le rôle des claudines dans l’expansion de la lumière pulmonaire. Une immunofluorescence marquant la Cldn3, qui est sensible au C-CPE, a été réalisée sur des cryosections de poumon d’embryons de poulet afin de déterminer si le phénotype était dû auretrait des claudines par le C-CPE. La Cldn3 semble moins se colocaliser avec ZO-1, un marqueurde jonction serrée, dans les explants traités avec du C-CPE. Une accumulation de Cldn3 dans lalumière a également été observée dans certains explants traités avec du C-CPE. D'autres réplicats sont nécessaires pour confirmer l'effet du C-CPE sur les claudines sensibles au C-CPE. Uneimmunofluorescence marquant la Cldn3 a également été réalisée sur des explants de souris complets et une expression anormale a été observée sur le côté basolatéral des cellules épithéliales. Ces données suggèrent que le phénotype de réduction de la surface de la lumière dans les poumons cultivés avec du C-CPE pourrait être dû à une réduction de la localisation des claudines sensibles au C-CPE sur la surface apicale des cellules épithéliales. En conclusion, les données de ce projet démontrent que les claudines sensibles au C-CPE ne jouent pas un rôle direct dans la morphogenèse de ramification des poumons chez le poussin ou la souris, mais cesclaudines pourraient jouer un rôle dans la régulation de l'accumulation de liquide luminal
The reconstruction of the physiological environment for growing in-vitrio human salivary organoids
No full textIntroduction: Salivary glands and their function are crucial to the maintenance of good oral hygiene and health. The loss of such functions results in a condition known as xerostomia which can lead to further complications such as difficulty in speech, mastication, and increased susceptibility to dental caries and oral infections and diseases. Annually, approximately 900,000 new patients risk these complications due hypo- or dysfunctional salivary function from head and neck cancer (HNC) radiotherapy or the onset of Sjögren’s Syndrome (SS). While some palliative treatments are available for patients suffering with xerostomia, there are no curative treatments to date.Objectives: This project addresses this issue by attempting to optimize the growing conditions such as the culture media and bio-scaffold for salivary glands grown in 3D. These 3D glands (organoids) can then be used for studies in support of a curative treatment for xerostomia such as drug therapy testing or disease modeling. This project is a pilot study which establishes and observes the potential of a novel animal-product free media, and an Egg White Alginate (EWA) scaffold for culturing salivary organoids.Methods: NS-SV-AC and SMG-hu-1 cell line proliferation was measured and compared across Animal Product-free Epithelial Cell Culture (APFECC), Epi Max, and Keratinocyte Growth Media – Gold (KGM-Gold) using an MTT assay over eight days. Cell viability of both NS-SV-AC and SMG-hu-1 cell line was observed over 20 days and 10 days using a Live-Dead stain and AlamarBlue assay respectively. Results: The results indicated that the novel animal product-free media, APFECC growth media, was not significantly different from Epi Max and KGM-Gold; APFECC growth media’s ability to induce cell proliferation was evident. Results for the EWA scaffold suggested that it is an excellent candidate for salivary organoid as it can sustain cell survivability in two salivary cell lines—NS-SV-AC and SMG-hu-1—however it is unclear if proliferation was present.Conclusion: While it was evident that APFECC growth media can support cells, further studies need to be conducted to reoptimize the growth media. Similarly, while EWA can support salivary cells grown in 3D even after 20 days, further studies need to be carried out to determine if there were any phenotypic changes in the cell culture, and also to further characterize the scaffold. Both products should be tested with human primary salivary cells to truly test its potential. Regardless, the results found here provide new insights and tools for researchers to culture salivary cells in both 2D and 3D depending on their goals.Introduction: Les glandes salivaires et leur fonction sont essentielles au maintien d'une bonne hygiène de santé bucco-dentaire. La perte de ces fonctions entraîne une maladie appelée xérostomie qui peut entraîner d'autres complications telles que des difficultés d'élocution, de mastication, et d’une susceptibilité accrue aux caries dentaires et aux infections et maladies bucco-dentaires. Chaque année, environ 900 000 nouveaux patients risquent ces complications en raison de la fonction salivaire hypo- ou dysfonctionnelle de la radiothérapie pour le cancer de la tête et du cou ou de l’apparition du syndrome de Sjögren (SS). Bien que certains traitements palliatifs soient disponibles pour les patients souffrant de xérostomie, il n’existe aucun traitement curatif à ce jour.Objectifs: Ce projet s'attaque à ce problème en tentant d'optimiser les conditions de croissance telles que le milieu de culture et l'échafaudage biologique pour les glandes salivaires cultivées en 3D. Ces glandes 3D (organoïdes) peuvent ensuite être utilisées pour des études à l'appui d'un traitement curatif de la xérostomie, tel que les tests de pharmacothérapie ou la modélisation de maladies. Ce projet est une étude pilote qui établit et observe le potentiel d'un nouveau milieu exempt de produits d'origine animale et d'un échafaudage en alginate de blanc d'œuf (EWA) pour la culture d'organoïdes salivaires.Méthodes: La prolifération des lignées cellulaires NS-SV-AC et SMG-hu-1 a été mesurée et comparée sur des cultures de cellules épithéliales sans produit animal (APFECC), Epi Max et des milieux de croissance kératinocytaire - Or (KGM-Gold) à l'aide d'un dosage au MTT sur huit jours. La viabilité cellulaire des lignées cellulaires NS-SV-AC et SMG-hu-1 a été observée sur 20 jours et 10 jours en utilisant une coloration Live-Dead et le test AlamarBlue, respectivement.Résultats: Les résultats ont indiqué que le nouveau milieu sans produit animal, le milieu de croissance APFECC, n'était pas significativement différent des milieux de croissance Epi Max et KGM-Gold; la capacité du milieu de croissance APFECC à induire une prolifération cellulaire était évident. Les résultats d’échafaudage EWA suggèrent qu’il s’agit d’un excellent candidat pour les organoïdes salivaires, car il permet de maintenir la survie des cellules dans deux lignées cellulaires salivaires - NS-SV-AC et SMG-hu-1 -, mais il n’est pas clair si la prolifération était présente.Conclusion: Bien qu’il soit évident que le milieu de croissance APFECC peut supporter les cellules, des études supplémentaires doivent être menées pour réoptimiser le milieu de croissance. De même, bien que EWA puisse prendre en charge des cellules salivaires développées en 3D même après 20 jours, des études supplémentaires doivent être menées pour déterminer s'il existe des modifications phénotypiques dans la culture cellulaire et pour caractériser davantage l'échafaudage. Les deux produits doivent être testés avec des cellules salivaires primaires humaines afin de véritablement tester leur potentiel. Quoi qu'il en soit, les résultats présentés ici fournissent aux chercheurs de nouvelles idées et outils pour la culture de cellules salivaires en 2D et 3D, en fonction de leurs objectifs
Sequence-based predictions of chromatin compartments
No full textSpatial genomic organization is known to be critical for proper gene regulation. It is based on a hierarchical model where chromosomes are divided into megabase-sized cell-type specific A and B compartments, associated with open and closed chromatin. In this thesis, we present a computational pipeline for sequence-based annotations of chromatin compartments. The first step of the pipeline consists in selecting relevant sequence features using a Random Forest algorithm. Then, compartments annotations are produced by a stacked artificial neural networks model. Our approach is validated on different cell types and species, with a cross-validation AUC score ranging between 82% and 90%. We observe conserved compartment establishment rules between mouse and human and study compartment evolution across mouse neural differentiation. Finally, in an effort to gain insights into the underlying biological processes leading to compartments establishment, we interpret our model features and identify key sequence determinants related to the determination of chromatin A and B compartments.L'organisation spatiale du génome est connue pour être un élément critique de la régulation des gènes. Elle repose sur un modèle hiérarchique où, à l'échelle de la mégabase, les chromosomes sont divisés en deux types de compartiments, A et B. Les compartiments sont spécifiques à un type cellulaire et associés à l'euchromatine et l'hétérochromatine respectivement. Dans cette thèse, nous présentons un pipeline de calcul pour l'annotation des compartiments A et B. La première étape consiste en la sélection de variables pertinentes pour la constitution des compartiments par un algorithme Random Forest. Ensuite, une combinaison de réseaux de neurones est utilisée pour annoter les compartiments. Notre approche est validée sur différents types cellulaires ainsi que pour différentes espèces. Elle atteint des scores AUC compris entre 82% et 90% sur l'ensemble des jeux de données testés. Nous observons une conservation des règles de formation des compartiments entre la souris et l'homme et nous étudions également la différentiation neuronale chez la souris. Finalement, dans le but de mieux comprendre les processus biologiques menant à la formation des compartiments, nous interprétons les variables de notre modèle et identifions des déterminants séquentiels clefs pour la formation des compartiments A et B
Measuring emotions in medical students: validation of the Japanese version of the medical emotion scale
No full textMedical learners’ achievement emotions during educational activities remain unexamined in medical education research in Japan for many reasons, including a lack of assessment tools in Japanese that have been validated in Japanese medical educational contexts. The Medical Emotion Scale (MES) was developed to assess the achievement emotions of Canadian medical learners during learning activities in computer-based and live simulation environments. The goal of this study was to create and validate a Japanese version of the Medical Emotion Scale (J-MES). The MES was translated into Japanese using the Translation, Review, Adjudication, Pretest, and Documentation team translation model. We then conducted two initial validation studies of the J-MES. In the first pilot study, we asked five, native-Japanese, second-year medical student volunteers to assess their emotions with the J-MES during the same computer-based clinical reasoning activity that was used to develop the Canadian MES. Each participant was then interviewed to assess the clarity and suitability of the descriptions and the usability of the format. In a second larger study of the J-MES 41 Japanese medical students were recruited to assess their achievement emotions, appraisals, performances, and self-efficacy perceptions during the same the technology-based clinical reasoning task. We also conducted individual semi-structured interviews with ten of these participants to explore potential cross-cultural differences in achievement emotions between Japanese and North American medical students. Part 1 of the pilot study demonstrated that the descriptions contained in the J-MES were clear and that the scale captured an appropriate range of emotions perceived by students during the task. The second larger study revealed that emotions measured using the J-MES correlated with theoretically relevant constructs (e.g., appraisals, performance) of control-value theory. The results also revealed that the profiles and the internal structure of the scale were largely consistent with emotion theory. A few items, such as culture and learning environment (i.e., pride, compassion, and surprise), on the J-MES were found to be context-dependent. Our findings indicated that the emotions assessed using J-MES aligned with the control value theory and clearly demonstrated the scoring capacity, generalizability, and extrapolability of the J-MES. Further investigation is needed to confirm the robustness and cross-cultural validity of the J-MES to expand its applications.Dans le cas de la recherche sur l’éducation en médecine au Japon, l’émotion qu’éprouve les étudiants de médecine au courant de leurs accomplissements durant un moment de pratique en classe reste à ce jour inconnu pour plusieurs raisons. Ceci est dû également à un manque d’outils d’évaluation en Japonais approuvé dans le contexte des cours de médecine au Japon. L’Échelle d’Émotion Médicale (ÉÉS - MES en anglais) a été conçue afin d’évaluer le sentiment de réussite des étudiants de médecine au Canada lors d’activités virtuelles (par ordinateur) et de simulations dans un environnement réel. Le but de cette étude était de créer et valider une version japonaise de l’Échelle d’Émotion Médicale (J-MES). La version MES a été traduite en Japonais par Traduction, Révision, Arbitrage, Test initial et la Documentation fait par l’équipe du modèle de traduction. Nous avons ensuite opéré deux études pour la validation initiale de l’échelle J-MES. Durant la première étude pilote, nous avons demandé à cinq volontaires étudiants de médecine de deuxième année d’origine Japonaise d’évaluer leurs émotions en utilisant l’échelle J-MES au cours de la même activité de raisonnement clinique virtuelle utilisée pour développer la version canadienne. Chacun des participants a ensuite été passé en entrevue afin d’évaluer la clarté et la pertinence des descriptions ainsi que l’interaction avec le format. Lors d’une deuxième étude plus grande de l’échelle J-MES, 41 étudiants de médecine japonais furent recrutés afin d’évaluer leurs émotions face à leur accomplissements, l’estimation de leur résultat, leur résultats et leur propre perception face à leur efficacité au cours de la même activité de raisonnement clinique virtuelle. Nous avons également fait quelques entrevues individuelles et semi-structurées avec 10 de ces participants afin d’explorer les différences inter-culturelles possibles entre les étudiants de médecine japonais et nord-américains dans le cas de leurs émotions face à leur accomplissements. La première partie de cette étude pilote a démontré que les descriptions incluses dans l’échelle J-MES étaient claires et que celle-ci capturait une gamme appropriée d'émotions perçues par les étudiants au cours de la tâche. La deuxième étude a révélée que les émotions mesurées en utilisant l’échelle J-MES corrélait avec les concepts théoriquement pertinents (par exemple, l’estimation des résultats, la performance générale) de la théorie de la valeur de contrôle. Les résultats ont également révélé que les profiles de la structure interne de l’échelle étaient grandement reliés avec la théorie sur l’émotion. Quelques qualificatifs tels que la culture et l’environnement d’apprentissage (par exemple, la fierté, la compassion et la surprise), sur l’échelle J-MES furent jugés comme dépendants du contexte. Nos résultats indiquent que les émotions évaluées en utilisant l’échelle J-MES s’alignent avec la théorie de la valeur de contrôle et démontrent clairement la capacité de notation et l’observation généralisée et extrapolée de l’échelle. Une période d’enquête supplémentaire est nécessaire afin de confirmer la robustesse et la validité interculturelle de l’échelle pour étendre ses applications
Analysis of mDia1 in hypothalamic osmosensory neurons in a rat model of salt-sensitive hypertension
No full textHigh dietary salt (HDS) is a critical factor contributing to the development of hypertension and has been strongly correlated with cardiovascular diseases. Recent studies suggest that HDS leads to neurogenically-mediated increases in sympathetic activity, vascular resistance, and water and sodium retention, revealing a possible involvement of central sodium detection mechanisms in salt-sensitive hypertension. Changes in the plasma sodium and osmolality are detected by osmosensory neurons located in the organum vasculosum lamina terminalis (OVLT), supraoptic nucleus (SON) and paraventricular nucleus (PVN). Under normal physiological conditions, elevations in plasma osmolality activate these neurons, triggering the release of vasopressin (VP) from hypothalamic magnocellular neurosecretory cells (MNCs) located in the SON and PVN. VP is the antidiuretic hormone that mediates water retention in the kidney and vasoconstriction to restore body fluid homeostasis. Recent studies suggest that chronic exposure to HDS leads to the hyperactivation of VP neurons, contributing to VP-mediated increases in blood pressure. The molecular mechanisms underlying the excessive activation of VP neurons are not fully understood. Osmosensory neurons harbor unique cytoskeleton networks comprised of a subcortical actin layer and dense somatic scaffold of microtubules. These cytoskeletal networks regulate the sensitivity of neuronal activation in response to increases in the plasma osmolality. Our preliminary data suggest that chronic exposure to HDS increases the density of actin and microtubules in osmosensory neurons. mDia1 is a major downstream effector of RhoA, mediating its effects on actin and microtubule polymerization and stability. We hypothesized that mDia1 can regulate cytoskeletal dynamics in osmosensory neurons following HDS. In support of this hypothesis, our preliminary data suggest that mDia1 levels are elevated in the OVLT and SON of rats exposed to HDS. The proposed thesis aims to study mDia1 in osmosensory neurons of the OVLT, SON, and PVN in response to acute hypertonic stimulus and following chronic exposure to HDS. Our hypothesis is that activation mDia1 in response to chronic hypertonic stimuli induces changes in the cytoskeleton density of osmosensory neurons in the OVLT, SON, and PVN, leading to hyperactivation of magnocellular VP neurons and exaggerated VP release, thereby contributing to elevated blood pressure and hypertension. Deciphering the role of mDia1 in the regulation of cytoskeleton in osmosensitive neurons and its possible contribution to the excessive VP secretion in HDS will increase our understanding of fluid balance disorders and can have a strong impact on the design of novel drugs/therapeutics to alleviate salt-sensitive hypertension.Le sodium alimentaire élevé (SAE) est un facteur critique dans l’establishment de l’hypertension et est associé fortement avec les maladies cardiovasculaires. Plusieurs études récemment publiées suggèrent que le SAE cause des élévations de l’activité du système nerveux sympathique, la résistance vasculaire et la rétention de l’eau et du sodium, tous dans une manière modérée par les neurones. Ces résultats nous indiquent le contribution potentiel des mécanismes principaux de détection hydrominéral dans l’hypertension sensible au sel (HSS). Des neurones osmosensibles dans l’organum vasculosum lamina terminalis (OVLT), le noyaux supra-optique (NSO) et le noyaux paraventriculaire (NPV) sont sensibles aux changements osmotiques et en sodium sanguin. Dans les conditions physiologiques normaux, des élévations osmotiques causent ces neurones osmosensibles de devenir actives et de secréter vasopressine (VP) de ces cellules neurosécrétrices magnocellulaires qui sont situées dans le NSO et le NPV. VP est une hormone anti-diurétique qui est responsable pour la rétention d’eau rénale et la constriction vasculaire pour modérer l’homéostasie fluidique. Plusieurs études récentes suggèrent que l’exposition au SAE à long terme cause l’hyperactivation des neurones VP qui contribue à des élévations en pression artérielle. Les mécanismes moléculaires qui détaillent cette hyperactivation des neurones VP ne sont pas complètement élucidés. Les neurones osmosensibles contiennent des réseaux cytosquelettes uniques qui sont compris d’une couche subcorticole d’actine et un échafaudage dense de microtubule dans leurs somas. Ces échafaudages cytosquelettes contrôlent la sensibilité d’activation neuronale après des élévations dans l’osmolarité plasmatique. Nos résultats préliminaires suggèrent que l’exposition au long terme du SAE causes des élévations dans la densité d’actine et de microtubules dans les neurones osmosensibles. mDia1 est un effecteur majeur qui est en aval de RhoA et qui fonction dans la polymérisation et la stabilité d’actine et des microtubules. Notre hypothèse est que mDia1 peut modérer les dynamiques du cytosquelette dans les neurones osmosensibles après le SAE. En support de notre hypothèse, nos résultats préliminaires suggèrent que les quantités de mDia1 sont élevées dans le OVLT et le NSO dans les rats exposés au SAE. L’objectif de cette thèse est d’étudier mDia1 dans les neurones osmosensibles du OVLT, NSO et NPV après la stimulation hypertonique brève et l’exposition long-terme du SAE. Notre hypothèse est que l’activation de mDia1 après la stimulation hypertonique à long-terme cause des changements dans la densité cytosquelette des neurones osmosensibles du OVLT, NSO et NPV, et ceux-ci mènent à l’hyperactivation des neurones VP magnocellulaires et la sécrétion excessive de VP. En tout, cette hyperactivation contribue à la pression sanguine élevée et l’hypertension. Élucider le rôle de mDia1 dans la régulation du cytosquelette des neurones osmosensibles et sa contribution dans la sécrétion excessive du VP dans le SAE va améliorer notre compréhension des maladies de régulation fluidique et va aussi avoir un impact signifiant dans la création des drogues et thérapies pour améliorer l’hypertension sensible au sel
Cannabis use, depression and suicidal ideation/attempt in adolescence:comorbidity and direction of associations in a contemporary Quebec cohort
No full textBackground: Given Canada’s recent cannabis legalization, its effects on depression and suicidal ideation/attempt in adolescence is of public health importance. Adolescence is a crucial developmental period marked with high consumption of cannabis, depression, and suicidal risk. Yet, most of the research available to date has focused on these associations in adulthood and few longitudinal studies have explored the direction of association between cannabis use, depression, and suicidal ideation/attempt in adolescence. Objective: The purpose of the present study was to explore both the concurrent and developmental sequence of association between cannabis use, depression, and suicidal ideation/attempt by examining the secondary substance use (depression/suicidal ideation/attempt precede cannabis use) and the secondary psychiatric disorder (cannabis use precedes depression/suicidal ideation/attempt) hypotheses. Clarifying the directionality of cannabis use and mental health outcomes will carry important implications for the treatment of adolescents presenting these conditions simultaneously.Methodology: Participants were drawn from the Quebec Longitudinal Study of Child Development, a contemporary birth cohort of Canadian adolescents followed over 20 years (n = 1606). We investigated concurrent associations between validated self-report measures of frequency of cannabis use, depression, and suicidal ideation/attempt at ages 15, 17 and 20 years, using logistic regressions. Longitudinal associations were assessed using cross-lagged panel analyses. Results: The prevalence of weekly cannabis use was 7.0% at age 15 years, 12.7% at age 17 years, and 15.6% at age 20 years. Adolescents who reported using cannabis weekly at one age were 15.81 to 11.31 (Odds Ratios [ORs]) times more likely to continue using cannabis over time. In our cross-lagged analysis, weekly cannabis use was associated with suicidal ideation/attempt, but not depression. Adolescents who used cannabis weekly at age 15 years were at a higher risk of suicidal ideation/attempt at age 17 years (OR = 2.19, 95% CI = 1.04–4.58). However, this association was fully explained by comorbid alcohol and other substance use (OR = 1.38, 95%CI = 0.52–3.20). Further, adolescents who reported having depression at 15 years were at higher risk of weekly cannabis use at 17 years, even after adjusting for comorbid alcohol and other substance use (OR = 2.30, 95% CI = 1.19–4.43). Those who used cannabis weekly at 17 years remained weekly users at 20 years (OR = 11.31, 95%CI = 5.20–24.61). Conclusion: The results of this study demonstrated that depression in adolescence predates weekly cannabis use, supporting the secondary substance use hypothesis. Evidence for the secondary substance use hypothesis has implications for the intervention plans of adolescents presenting with depression. Targeting symptoms of depression during mid-adolescence may prevent increases in cannabis use in late-adolescence. It has been demonstrated that weekly cannabis use is associated with aversive outcomes in young adulthood such as poorer mental health and impaired cognitive function.Contexte: Compte tenu de la légalisation récente du cannabis au Canada, ses effets sur la dépression et les idéations/tentatives de suicide à l’adolescence représente une pertinence pour la santé publique. L'adolescence est une période de développement cruciale caractérisée par une consommation élevée de cannabis, des symptômes dépressifs, et un risque suicidaire. Pourtant, la plupart des recherches disponibles à ce jour portent sur ses associations à l'âge adulte et peu d'études longitudinales ont exploré la direction de l'association entre la consommation de cannabis, la dépression et les idéations/tentatives de suicide à l'adolescence.Objectif: L’objectif de cette étude était d’explorer les associations transversales ainsi que la chronologie développementale de l’association entre la consommation de cannabis, la dépression et les idéations/tentatives de suicide en examinant l’hypothèse de consommation secondaire de substance (dépression/ idéation/tentative de suicide précédant la consommation de cannabis) et l’hypothèse des troubles psychiatriques secondaires (consommation de cannabis précédant dépression/idéation/tentative de suicide). Ainsi que, de clarifier si la directionnalité entre la consommation de cannabis et les mesures santé mentale aura des implications importantes pour le traitement des adolescents présentant ces conditions simultanément.Méthodes: Les participants ont été choisis parmi l'Étude longitudinale québécoise sur le développement de l'enfant, une cohorte de naissance contemporaine d'adolescents canadiens suivis pendant 20 ans (n = 1606). Nous avons étudié les associations simultanées entre les mesures d'auto-évaluation validées de la fréquence de consommation de cannabis, de la dépression et des idéations/tentatives de suicide à 15, 17 et 20 ans, à l'aide de régressions logistiques. Les associations longitudinales ont été évaluées à l'aide d'une analyse de décalage croisé.Résultats: La prévalence de consommation hebdomadaire de cannabis était de 7.0% à 15 ans, de 12.7% à 17 ans, et de 15.6% à 20 ans. Les adolescents qui ont déclaré avoir consommé du cannabis à une fréquence hebdomadaire à un âge avaient entre 15.81 et 11.31 (Odds Ratios [Ors]) fois plus de chance à continuer à consommer du cannabis au fil du temps. Dans notre analyse, la consommation hebdomadaire de cannabis était associée aux idéations/tentatives de suicide, mais pas à la dépression. Les adolescents qui consommaient fréquemment du cannabis à 15 ans présentaient un risque plus élevé d’idéations/tentatives de suicide à 17 ans (OR = 2.19, 95%CI = 1.04–4.58). Cependant, cette association était entièrement expliquée par la consommation concomitante d'alcool et d'autres substances (OR = 1.38, 95%CI = 0.52–3.20). De plus, les adolescents ayant déclaré une dépression à 15 ans couraient un risque plus élevé d’une consommation hebdomadaire de cannabis à 17 ans, même après ajustement pour tenir compte de la consommation concomitante d'alcool et d'autres substances (OR = 2.30, 95%CI = 1.19–4.43). Ceux qui utilisaient du cannabis hebdomadaire à 17 ans restaient des consommateurs hebdomadaires à 20 ans (OR = 11.31, 95%CI = 5.20– 24.61).Conclusion : Les résultats de cette étude ont montré que la dépression à l'adolescence était antérieure à la consommation hebdomadaire de cannabis, ce qui appuie l'hypothèse de consommation secondaire de substance. Ces résultats pourraient avoir des implications pour les plans d'intervention des adolescents présentant une dépression. Le fait de cibler la dépression au milieu de l’adolescence pourrait prévenir une augmentation de la consommation de cannabis à la fin de l’adolescence, de plus qu’il a été démontré que la consommation de cannabis était associée à des effets aversifs chez les jeunes adultes, tels qu’une santé mentale plus mauvaise et une fonction cognitive altérée
Potential impact of prison-based interventions on hepatitis C transmission among people who inject drugs in Montréal, Canada Insights from mathematical modelling
No full textBackgroundThe Canadian burden of chronic hepatitis C (HCV) is highly concentrated among people who inject drugs (PWID), a population with high incarceration rates in the provincial prison system, where the duration of sentences is less than 2 years. PWID and people in prison have been identified as key populations for HCV transmission and to eliminate HCV as a public health threat by 2030. However, the treatment and care continuum for HCV in provincial prisons, as well as the link with community services still represent challenges because of high turnover rates, frequent prison transfers, and the lack of standardized care pathways. Because of short-course direct-acting antivirals (DAA) with high safety and tolerability, people in provincial prisons could be prioritized for treatment during or after their stay in prison. However, universal HCV screening has yet to be implemented in these settings, which precludes case identification. Further, the heightened risk of HCV acquisition and transmission post-release creates a potential for reinfection among individuals treated in prison. There is an urgent need to build the evidence base regarding prison-based interventions to reduce HCV transmission.AimsThis study aims to assess the potential population-level impact of prison-based intervention strategies on HCV transmission among PWID in Montréal.MethodsA dynamic compartmental model of HCV transmission among PWID in Montréal was developed. The model is stratified by sex (male, female), incarceration status (never, currently, recently or previously released), and injecting status (active, past, and on opioid agonist therapy). It was calibrated in a Bayesian framework to local epidemiological data from bio-behavioural surveys conducted annually among PWID (2003-2014) and twice among the general prison population (2003, 2014). Among other scenarios, three broad types of intervention strategies were explored: 1) prison-based test-and-treat (90% tested, and 75% treated in prison), 2) linkage to care post-release (90% tested in prison, and 75% treated post-release), and 3) risk reduction interventions, which halve the elevated post-release risk. The impact of these interventions was estimated over ten years from 2018 on prevalence (P), incidence (I), and prevented fraction of new infections (PF), as compared to a status quo counter-factual where no specific intervention is implemented in prison for HCV.ResultsThe model reproduces the HCV epidemic among PWID in Montréal, both inside and outside of prison settings. After ten years, prison-based test-and-treat (P: 27%(95%CrI = 20−34%); I: 19%(95%CrI = 9−28%); PF: 7%(95%CrI = 4−10%)) and linkage to care post-release (P: 30%(95%CrI = 22−38%); I: 23%(95%CrI = 11−33%); PF: 9%(95%CrI = 5−14%)) would both reduce prevalence and slow down HCV transmission among active PWID in Montréal. Combined with risk reduction, test-and-treat interventions (P: 32%(95%CrI = 25−41%); I: 30%(95%CrI = 17−41%); PF: 10%(95%CrI = 6−17%)), and linkage to care (P: 36%(95%CrI = 28−45%); I: 33%(95%CrI = 20−45%); PF: 13%(95%CrI = 7−20%)) would lead to a sustained impact.ConclusionThese results suggest that offering universal HCV testing in prison and increasing treatment for PWID in or upon release from provincial prisons could change the course of the HCV epidemic in Montéal. Among all scenarios, models of care that integrate risk reduction measures post-release have the greatest potential to reduce HCV transmission among PWID.ContexteLa transmission du virus de l’hépatite C (VHC) est principalement concentrée chez les utilisateurs de drogues injectables (UDI), une population souvent en contact avec le système de détention provincial où les sentences sont plus courtes que deux ans. Les UDI et les personnes en prison ont été identifiés comme des populations prioritaires pour l’élimination du VHC en tant que menace pour la santé publique. Néanmoins, la chaîne de soin en prison et la liaison avec les soins de santé dans la collectivité demeurent des défis de taille pour les services correctionnels en raison du taux de roulement, des transferts fréquents et de l’absence de cheminement clinique standardisé. Avec l’arrivée des antiviraux à action directe (AAD) efficaces, dont la durée de traitement est courte, les personnes en prison pourraient être priorisées pour un traitement durant ou après leur incarcération. Cependant, le dépistage systématique du VHC n’est pas implanté dans les prisons provinciales, ce qui freine l’identification de nouveaux cas. De plus, les comportements à risque après la libération impliquent un potentiel de réinfection chez les individus traités en prison. Dans ce contexte, il est urgent d'évaluer de façon robuste les interventions ciblant le VHC en milieu carcéral.ObjectifÉvaluer l’impact potentiel de stratégies d’intervention en milieu carcéral sur la transmission du VHC à l’échelle de la population des UDI de Montréal.MéthodesUn modèle mathématique dynamique de la transmission du VHC chez les UDI de Montréal a été développé. Celui-ci est stratifié par sexe (homme, femme), statut d’incarcération (jamais, présentement, récemment libéré, déjà incarcéré) et statut d’injecteur (UDI actif, passé, sous traitement par agoniste opioïde). Le modèle a été calibré à des données locales provenant de sondages bio-comportementaux menés dans la population carcérale (2003, 2014) et annuellement chez les UDI (2003-2014). Trois types d’intervention en prison ont été explorés : 1) le dépistage et le traitement en prison (90% testés et 75% traités en prison), 2) la prise en charge à la libération (90% testés en prison, 75% traités à la libération) et 3) la réduction du risque à la libération (réduction de 50%). L’impact a été évalué sur dix ans à partir de 2018 par rapport à un scénario gardant les taux de dépistage et de traitement constants alors qu’aucune intervention n’est initiée en prison. L’évaluation a été réalisée en termes de réduction relative de la prévalence (P) et de l’incidence (I), ainsi qu’en termes de fraction de nouvelles infections prévenues (IP).RésultatsLe modèle reproduit l’épidémie de VHC chez les UDI de Montréal, en prison et dans la collectivité. Après dix ans, l’intervention de dépistage et de traitement en prison (P : 27%(95%CrI = 20−34%); I : 19%(95%CrI = 9−28%); IP : 7%(95%CrI = 4−10%)) et de prise en charge à la libération (P : 30%(95%CrI = 22−38%) ; I : 23%(95%CrI = 11−33%) ; PF : 9%(95%CrI = 5 − 14%)) réduisent toutes deux la prévalence en plus de ralentir la transmission du VHC chez les UDI de Montréal. En présence de réduction du risque à la libération, le dépistage et le traitement en prison (P : 32%(95%CrI = 25−41%) ; I : 30%(95%CrI = 17−41%) ; PF : 10%(95%CrI = 6−17%)) ainsi que la prise en charge à la libération (P : 36%(95%CrI = 28−45%) ; I : 33%(95%CrI = 20−45%) ; PF : 13%(95%CrI = 7−20%)) ont un impact soutenu sur la prévalence et la transmission du virus.ConclusionCes résultats suggèrent qu’offrir le dépistage systématique du VHC en prison et le traitement des cas chroniques pendant ou après l’incarcération, pourraient potentiellement changer la trajectoire de l’épidémie chez les UDI de Montréal. Parmi les différents scénarios, les modèles de soins intégrant la réduction du risque peuvent avoir l'impact le plus important pour diminuer la transmission du VHC
Child Labor and Health: A systematic review
No full textThis study aimed to synthesise the available knowledge, identify unexplored areas and discuss general limits of the published evidence. We focused on outcomes commonly hypothesised to be affected by child labour: nutritional status, harmful exposures and injuries.METHODS:Four electronic databases (EMBASE, MEDLINE, Scopus, ISI Web of Science) were searched in November 2017. All articles published since 1996, without restrictions on language, were considered for inclusion.RESULTS:Out of the 1090 abstracts initially identified by the search, 78 articles were selected for inclusion and reviewed. Most of the studies were conducted in Asia and South America, and only a third of them compared working children to a control group of non-working children. Child labour appears to be associated with poor nutritional status, diseases due to harmful exposures, and a higher prevalence of injuries.CONCLUSIONS:Despite evidence for a negative relation between child work and health, the cross-sectional design of most studies limits the causal interpretation of existing findings. More rigorous observational studies are needed to confirm and better quantify these associations
Optimization of a two-stage drying process for brewers' spent grains
No full textThis thesis examines a two-stage drying method to dehydrate brewers' spent grains as part of exploring a waste valorization process. Drying the grains may be beneficial from the brewer's perspective in that it (i) reduces waste disposal costs, especially when coupled with a densification method such as pelletizing, and (ii) produces a co-product that can be sold as animal feed, or to other industries, for its physical and chemical properties. Drying parameters were evaluated using a response surface methodology having a face centered central composite design. The two stages included dewatering initially to mechanically remove free water, followed by a thermal drying technique in order to reduce the moisture level enough for safe storage or further processing. The efficiency of the two-stage drying method was examined and the quality of the feed was assessed following each drying test. The optimal condition to reduce the maximum amount of water through lab-scale mechanical pressing was found, and the predictive model was statistically significant (p <0.0001) having a strong correlation with experimental results (R2=0.98). As a maximum, water content was reduced by 35%, which resulted from a pressure of 1.19 MPa and holding time of 2 minutes and 44 seconds. Subsequently optimization of the thermal drying stage was studied. Seven response variables related to quality and efficiency were measured as a function of drying time and microwave power density (W g-1). Only the drying time response was adequately modeled (p<0.0006) with a high coefficient of determination (R2=0.99) to predict the most efficient drying time. Predictive models were insignificant (p >0.05) for color (i.e., L*, a* and b*), crude protein, acid detergent protein (ADP as % CP) and acid detergent fiber (ADF). Finally, air temperature and microwave density were optimized to yield increased grain lightness (L*), minimize drying time, minimize the percentage of bound protein to fiber (ADP) and minimize acid detergent fiber (ADF). The latter two parameters are chemical indicators of grain overheating. The most desirable drying parameter setting was an air temperature of 64 ºC and microwave assisted with a power density setting of 2 W g-1 in order to achieve the most efficient drying time with the best product quality.Cette étude porte sur le développement d'une méthode de séchage en deux étapes pour sécher les drêches de brasserie comme procédé de valorisation des déchets. Du point de vue du brasseur, le séchage des drêches est bénéfique dans la mesure où elle permet de réduire les coûts d'élimination des déchets, en particulier lorsqu'elle est associée à une méthode de densification telle que la granulation, et qu'elle permet de faire un coproduit pouvant être utilisé comme aliment pour animaux, ou par d'autres industries, pour ses propriétés physiques et chimiques. Des techniques de séchage ont été évaluées en utilisant une méthodologie de surface de réponse ayant une conception composite centrale centrée sur la face. Les deux étapes comprenaient une étape initiale de déshydratation partielle par compression mécanique suivie d'un séchage thermique microonde pour réduire la teneur en eau et permettre un stockage sécuritaire. L'efficacité de la méthode de séchage en deux étapes a été évaluée et la qualité du produit traité a été suivie tout au long des essais.La condition optimale pour extraire la quantité maximale d'eau par compression mécanique a été optimisée et les résultats ont permis de développer un modèle prédictif. Le modèle était statistiquement significatif (p <0,0001) et présentait une forte corrélation avec les résultats expérimentaux (R2 = 0,98). C'est ainsi qu'il a été possible de réduire de près de 35% la teneur en eau des drêches en maintenant une pression de 1,19 MPa pour une période de 2 minutes et 44 secondes. Par la suite, l'optimisation de la phase de séchage thermique a été étudiée. Sept variables liées à la qualité et à l'efficacité du procédé ont été mesurées en fonction du temps de séchage et de la densité de puissance des micro-ondes (W· g-1). Seule la réponse au temps de séchage a été modélisée de manière adéquate (p <0,0006) avec un coefficient de détermination élevé (R2 = 0,99). Le modèle mathématique permet de prédire le temps de séchage en fonction des conditions utilisées. Les corrélations entre les conditions de séchage et la couleur, la protéine brute, la protéine détergente acide (ADP en% CP) et des fibres insolubles dans les détergents acides (ADF), n'étaient pas significatives. Les résultats ont permis d'identifier les conditions optimales de température de l'air et de la densité de puissance micro-ondes pour maximiser la pâleur de la couleur des drêches séchées (L *), pour minimiser le temps de séchage, pour minimiser le pourcentage de protéines liées aux fibres (ADP) et pour minimiser les fibres insoluble au détergent acide (ADF). Les deux derniers paramètres sont des indicateurs chimiques de la surchauffe du grain. Le paramètre de séchage le plus souhaitable pour minimiser le temps de séchage et pour optimiser la qualité du produit séché était une température de l'air de 64 ºC et une densité de puissance micro-ondes de 2 W· g-1
Stress and coping responses in early embryonic development
No full textImpaired fertility is a developing concern both in humans and animals, necessitating the use of assisted reproductive technologies (ART). In vitro embryo production (IVP) is an integral component of ART, however, cellular stress during the IVP process negatively impacts embryo development and quality, leading to lower rates of pregnancy and live births. Understanding the cellular stresses, including endoplasmic reticulum (ER) stress and nuclear stress, that affect the early embryo as well as their coping responses represent a first step towards improving the efficiency of IVP and mitigating problems with fertility. In the first manuscript, poorly developing late-cleaving embryos were found to not only exhibit increased nuclear stress in the form of DNA damage, but they also demonstrated increased ER stress. Remarkably, treatment of these late-cleaving embryos with the natural bile acid and ER stress inhibitor, tauroursodeoxycholic acid (TUDCA), rescued their development to the blastocyst stage, by reducing their level of DNA damage and ER stress. In fact, these TUDCA-treated late-cleaving embryos developed at a similar rate to untreated developmentally-competent early-cleaving embryos. These findings suggest that ER stress is a major determinant of the reduced developmental potential of late-cleaving embryos. Furthermore, these results suggest the ER stress response, or unfolded protein response (UPR), and the response to DNA damage, or genome damage response (GDR), are linked. In the second manuscript, the mechanism of action by which TUDCA exerts its beneficial effects was investigated. Firstly, TUDCA was shown to dramatically reduce embryo development when injected intracellularly, whereas it increased rates of blastocyst development when supplied in the culture medium. This implied TUDCA activated its mode of action indirectly to facilitate development. Naturally, the necessity of the only exclusively membrane-bound bile acid receptor, TGR5, was evaluated. Using DsiRNA targeting TGR5 mRNA, it was shown that TGR5 was not needed for normal preimplantation development, however, it was needed for TUDCA to increase the rate of blastocyst development. In a glucose-induced ER stress model, data demonstrated that TGR5 was needed for TUDCA to reduce cellular stress, in the form of ER and oxidative stress, and improve early embryo development. Finally, attenuation of TGR5 signaling in the model of glucose-induced ER stress resulted in altered mRNA abundance of genes controlling pluripotency, which may have detrimental impacts on embryo viability. In the third manuscript, the ability of TUDCA to relieve nuclear stress was evaluated. Interestingly, TUDCA rescued the development of UV-exposed embryos to that of the control group. This improvement in development coincided with a reduction in both DNA damage and ER stress in developing embryos. Furthermore, it was determined that TGR5 signaling was needed for these beneficial effects to occur. In fact, embryos exposed to UV radiation showed altered GDR and sustained UPR activity when TGR5 activation was attenuated. These findings demonstrated that coordinated activation of the UPR and GDR occurs through the TGR5 pathway. Together, the results from this thesis provide insight into the cellular stresses affecting early embryo development and the coping responses initiated to alleviate their effects. Furthermore, this thesis identifies an upstream therapeutic target that can potentially be exploited to improve early embryo development and mitigate infertility.L’infertilité devient un problème important chez les humains et les animaux, nécessitant l’utilisation de technologies de reproduction assistées (TRA). La production d’embryons in vitro (PIV) est un élément intégral de TRA, cependant, le stress cellulaire (SC) qui se produit pendant le processus de la PIV a de graves conséquences sur le développement et la qualité de l’embryon, provoquant une diminution des taux de grossesse et naissances vivantes. Une meilleure compréhension du SC, incluant le stress du réticulum endoplasmique (SRE) et le stress nucléaire (SN), qui affecte l’embryon préimplantatoire, en plus de ses réponses d’adaptation, représente une première étape pour améliorer l’efficacité de la PIV et résoudre les problèmes d’infertilité. Il est bien connu que les embryons préimplantatoires qui subissent leur premier clivage tard (ETA) ont un développement défavorisé, tandis que ceux qui commencent à diviser tôt (ETO) développent mieux. Dans le premier manuscrit, les résultats ont démontré que les ETA souffraient non seulement d’une augmentation de SN, dans la forme de dommages à l’ADN, mais aussi une augmentation de SRE. Notablement, traitement des ETA avec l’acide biliaire naturel et l’inhibiteur de SRE, l’acide tauroursodésoxycholique (TUDCA), a réussi à augmenter le développement au stade du blastocyste en diminuant le niveau de dommages à l’ADN et le SRE. En fait, les ETA traités avec TUDCA ont récupéré le même taux de développement que les ETO. Ces observations suggèrent que le SRE est un facteur important qui détermine le potentiel développemental des ETA. En plus, ces résultats suggèrent que la réponse d’adaptation au SRE (la réponse UPR), et la réponse d’adaptation aux dommages à l’ADN (la réponse au dommage génomique, RDG), sont reliés. Dans le deuxième manuscrit, le mécanisme par lequel TUDCA exerce ses effets bénéfiques a été investigué. Premièrement, l’injection intracellulaire de TUDCA a causé une réduction remarquable dans le développement. Ce fait signifiait que TUDCA activait sa mode d’action pour améliorer le développement par un mécanisme indirect. Naturellement, la nécessité du récepteur membranaire d’acides biliaires uniquement lié aux membranes, TGR5, a été évalué. En utilisant l’interférence ARN, TGR5 a été ciblé, et bien qu’il ne fût pas nécessaire pour le développement préimplantatoire normal, TUDCA en avait besoin pour améliorer le taux de blastocystes. Dans un modèle de SRE induit par le glucose, les résultats ont démontré que TGR5 était nécessaire pour la capacité de TUDCA à diminuer le SRE, le stress oxydatif, et à améliorer le développement des embryons préimplantatoires. Finalement, l’atténuation de la signalisation de TGR5 dans ce modèle de SRE a causé une altération d’abondance de ARNm de gènes qui contrôlent la pluripotence, ce qui pourra avoir de conséquences néfastes sur la viabilité de l’embryon. Dans le troisième manuscrit, la capacité de TUDCA à soulager le SN a été évalué. Curieusement, TUDCA a été capable de rétablir le développement d’embryons exposés à la radiation UV à un niveau comparable au groupe de contrôle. Cette amélioration correspondait à une réduction de dommages à l’ADN et le SRE dans les embryons en voie de développement. De plus, cette amélioration était dépendante de la signalisation de TGR5. En fait, les embryons exposés à la radiation UV ont démontré une altération de leur RDG et une activité soutenue de la réponse UPR, quand la signalisation de TGR5 a été atténuée. Ces données ont démontré que l’activation coordonnée de la réponse UPR et la RDG se produit par les voies de signalisation de TGR5. Ensemble, les résultats de cette thèse apportent une meilleure connaissance des types de stress qui affectent l’embryon préimplantatoire et les réponses d’adaptation initiés pour apaiser leurs effets. De plus, cette thèse identifie une cible thérapeutique qui pourra être exploitée pour améliorer le développement préimplantatoire et mitiger les problèmes d’infertilité