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Analysis of the cardiogenenis pathways and the cardiac differentiation
No full textL'objectif général de ce travail de doctorat a été centré sur l'utilisation des cellules pluripotentes induites humaines dans la modélisation et l'évaluation thérapeutique des pathologies cardiaques. Depuis leur découverte en 2006, les iPSC offrent une opportunité pour le développement de modèles cellulaires humains et spécifiques de patients pour l'étude des mécanismes physiopathologiques, l'évaluation de réponses pharmacologiques et le génération de cellules redifférenciées (ici en cardiomyocytes) pour des applications thérapeutiques cellulaires. Dans ce travail nous avons démontré que la quantité mais aussi la qualité finale des cardiomyocytes dérivés d'iPSC dépend des conditions spatiales et pharmacologiques utilisées durant les différentes étapes de différenciation. L'utilisation d'un protocole de différentiation en monocouche avec blocage simultané et transitoire de l'ensemble des voies Wnt (canoniques et non canoniques) permet d'obtenir une maturation plus importante du sarcomère, étape essentielle pour la modélisation des sarcomèropathies La différenciation des iPSC en cardiomyocytes peut aussi être obtenue par une approche moléculaire ciblée visant à activer spécifiquement un programme cardiogénique. Celle-ci est obtenue via l'utilisation d'une protéine Cas9 mutée et couplée à un système transactivateur et permettant le ciblage simultané de 3 facteurs de transcription clés de la cardiogénèse (Gata4, Mef2c et Tbx5). Cette approche moléculaire est renforcée par la combinaison avec une stimulation pharmacologique ciblant la voie Wnt.The general objective of this work was centered on the use of human induced pluripotent cells in modeling and therapeutic evaluation of cardiac pathologies. Since their discovery in 2006, the iPSC provide an opportunity for the development of human cellular models and specific patients for the study of pathophysiological mechanisms, evaluation of pharmacological responses and the generation redifférenciées cells (cardiomyocytes here) for applications cellular therapeutic. In this work we demonstrated that the quantity but also the final quality of cardiomyocytes derived from iPSC depends on the spatial and pharmacological conditions used during the various stages of differentiation. The use of a monolayer differentiation protocol with simultaneous and transient blocking of all Wnt pathways (canonical and noncanonical) allows to obtain a higher maturation of the sarcomere, an essential step for modeling sarcomeropathies IPSC differentiation into cardiomyocytes can also be obtained by targeted molecular approach to specifically activate cardiogenic program. This is achieved through the use of a mutated Cas9 protein and coupled with transactivator system. This allows simultaneous targeting of 3 key cardiogenesis transcription factors (Gata4, MEF2C and Tbx5). This molecular approach is enhanced by the combination with a pharmacological stimulation targeting the Wnt pathway. Beyond modeling of monogenic cardiac disease, cardiomyocytes derived from iPSC can reproduce more complex and multigenic disease
Multiomics characterization of PW1+ cardiac progenitor cells specific membrane associated markers
No full textLes cardiopathies ischémiques sont la cause principale d'insuffisance cardiaque. Lors du processus de cicatrisation suite à un infarctus, il a été montré que les cellules souches progénitrices cardiaques PW1+ participaient activement au remodelage du cœur, et ce, en en participant à l'augmentation du nombre de fibroblastes. A l'heure actuelle les cellules PW1+ ne peuvent être récoltées qu'à travers l'utilisation d'une lignée rapportrice exprimant la B-Galactosidase sous le contrôle du gène Pw1. Ce projet a pour but de déterminer un marqueur membranaire associé à la présence de PW1 permettant de cibler spécifiquement ces cellules. A l'aide d'une suite logicielle, nous avons pu prédire un membranome des cellules PW1+ à partir de données RNA-seq que nous avons croisé avec le membranome observé par spectrométrie de masse. Cette approche combinée nous a permis de déterminer un ensemble de cibles d'intérêt dont l'expression a ensuite été validée par cytométrie en flux. Nous avons été capables d'associer la présence d’une protéine membranaire avec la présence de PW1 dans la fraction non myocytaire avec une forte spécificité et sensibilité. Des inhibiteurs pharmacologiques ont été décrit pour cette protéine, et leur utilisation in vitro puis in vivo a permis de montrer une réduction significative de la fibrose dans un modèle murin d'infarctus du myocarde accompagnée d'une augmentation de la survie après traitement.Ischemic heart diseases are the major cause of heart faillure, one of the most concerning disease in the world. The scarring process following myocardial infarction has been shown to be driven by cardiac progenitors celles (CPC), and PW1+ CPCs were shown to mediate and participate to this process. To target PW1+ cells, we are limited to a PW1nLacZ reporter mice model. We aim to find a membrane bound protein associated with PW1 presence to help to target specifically those cells. Using a prediction software suite, we predicted a specific membranome for PW1+ CPCs from RNA-Seq datas. We performed a mass spectrometry analysis to determine an observed membranome, and the combination of both approaches allowed us to find candidates to test. We then confirmed the expression of the candidates, and one showed strong sensibility and sensibility to describe PW1+ cells. The inhibition of this target by pharmacological drug in vitro and in vivo showed a significant decrease of fibrosis in a myocardial infarction murine model together with a significant increase of survival after treatment
Hemodynamic effects of impella and ECMO in myocardial infarction : animal experiments
No full textIntroduction: La place et le choix du dispositif d’assistance circulatoire de courte durée utilisé dans l’infarctus du myocarde restent discutés. Une meilleure compréhension des effets hémodynamiques de ces dispositifs et de leurs conséquences, permettrait de guider ce choix. Méthode: Sur un modèle ovin (20 animaux) et un modèle porcin (10 animaux) d’ischémie myocardique aigue, nous avons comparés les effets hémodynamiques de deux dispositifs: l’Impella CP et l’ECMO veino-artérielle. Résultats: Les dispositifs étudiés ont permis de générer les mêmes débits (3L/min). Au démarrage du dispositif, la décharge du ventricule gauche était transitoirement plus prononcée dans le groupe Impella que dans le groupe ECMO. L’impella CP n’a cependant permis d’assurer qu’une décharge partielle du ventricule gauche, et nous n’avons pas mis en évidence de différence de mVO2 ni de taille d’infarctus entre les deux groupes. L’ECMO entrainait un ralentissement de la fréquence cardiaque, et une réduction du débit et de la pression dans l’artère pulmonaire. Conclusion: Dans les modèles étudiés, la décharge partielle procurée par l’Impella CP ne permet pas de réduire significativement la mVO2 et la taille de l’Infarctus par rapport à l’ECMO.Background: The place and choice of temporary circulatory support used in myocardial infarction remains discussed. A better understanding of the hemodynamic effects of these devices and their consequences, would guide this choice. Methods: On a sheep model (20 animals) and a porcine model (10 animals) of acute myocardial ischemia, we compared the hemodynamic effects of two devices: Impella CP and veno-arterial ECMO. Results: Both devices were able to provide flows above 3L / min. At start-up, left ventricular unloading was transiently more pronounced in the Impella group than in the ECMO group. However, Impella CP provided only a partial unloading of the left ventricle, and there were no difference in mVO2 or infarct size between the two groups. ECMO reduced the heart rate, and the flow and pressure in the pulmonary artery. Conclusion: In the models studied, the partial unloading provided by Impella CP doesn’t significantly reduce the mVO2 and the infarct size compared to the ECMO
Les cellules PW1/Peg3 répondent à l’hypoxie dans le cœur adulte
No full textLe muscle squelettique adulte possède une robuste capacité pour se régénérer. Les progéniteurs fibro-adipogéniques (FAPs) sont connus pour promouvoir la différenciation des cellules satellites en myofibres mais contribuent aussi aux dépôts adipeux et fibrotiques lorsque la régénération échoue. Ces cellules expriment Pw1/Peg3, un marqueur de cellules progénitrices identifié dans différents tissus. Dans notre étude, nous avons montré que les FAPs sont également capables de participer à la vascularisation après blessure (anoxie) apportant un nouveau potentiel pour cette population. Au contraire, le cœur adulte n’est pas capable de se régénérer après une blessure. Nous avons identifié trois populations exprimant Pw1: les cellules épicardiales Pw1+/Gp38+ et les cellules subépicardiales et stromales Pw1+/PDGFRα+. Bien qu’il existe une controverse concernant le potentiel des cellules épicardiales à se différencier en cellules endothéliales pendant le développement mais aussi après blessure, notre étude a révélé que le devenir des cellules épicardiales était affecté dans un environnement hypoxique similaire à l’embryon/fœtus. En effet, exposer les souris à cet environnement, stimule l’épicarde et le subépicarde à adopter un profil “fœtal” et induit une augmentation de l’expression de gènes endothéliaux suggérant un potentiel pour participer à la formation de l’endothélium. En isolant ces cellules en culture, on a pu maintenir leur propriété de cellule progénitrice en hypoxie. Ainsi, nous avons pu identifier dans le muscle squelettique et le cœur via l’expression de Pw1, des cibles d’intérêts qui peuvent être manipulées par le taux d’oxygène vers un profil endothélial.Skeletal muscle is a robust regenerative system during the individual's lifetime due to the presence of stem/progenitor in the adult. Fibro-adipogenic progenitors (FAPs) are known to promote the differentiation of satellite cells into myofibers. When the regeneration fails, FAPs participate in the adipogenic and fibrotic deposition. Both FAPs and satellite cells express Pw1/Peg3, a stem/progenitor marker found in several tissues. In our work, we showed that FAPs are able to participate in the vascularisation upon injury by differentiating into endothelial cells, demonstrating a new potential for this population. In contrast, it is known that the adult heart is not able to efficiently repair upon an injury leading to a fibrosis scar. From our investigation in the heart, we found three main populations expressing Pw1: Pw1+/Gp38+ epicardial cells, Pw1+/PDGFRα+ subepicardial and interstitial stromal cells. While a controversy exists regarding the potential of epicardial cells to give rise to endothelial cells during development and also after injury, our study has shown that mimicking the embryonic/fetal environment affects the epicardial cell fate. Exposing the mice to a hypoxic environment stimulated the epicardium and subepicardium to adopt a "fetal" like profile and up-regulate endothelial genes suggesting a potential to participate in endothelium formation. By isolating these cells in culture, we could maintain their stem/progenitor property in a hypoxic environment. Altogether, we identified interesting targets in the adult skeletal muscle and heart through Pw1 expression that can be manipulated with the oxygen level toward an endothelial fate
Precision Medicine and Prediction in Pharmacology : Pharmacodynamics and Pharmacogenetics approaches to the evaluation of cardiovascular drugs
No full textLes médicaments sont des substances chimiques exerçant un ou plusieurs effets pharmacodynamiques par l'intermédiaire de leurs interactions sur des systèmes biologiques plus ou moins complexe. Pour chaque individu, cette réponse, qu’elle soit souhaitée ou indésirable, est variable car modulée par de nombreux facteurs dépendant notamment des propriétés pharmacocinétiques du médicament et de facteurs génétiques, physiopathologiques ou environnementaux. Dans cette thèse, des travaux de pharmacologie de précision ont été menés afin d’identifier les sources de variabilité de la réponse individuelle à certains médicaments cardiovasculaires.Dans la première partie, il est montré que les paramètres actuellement utilisés en échocardiographie (notamment E/e’) pour estimer les pressions de remplissage ventriculaire gauche de manière non invasive afin de guider les thérapeutiques de déplétion ou de remplissage des patients insuffisants cardiaques systoliques décompensés ne sont pas fiables en cas d’utilisation concomitante d’inotropes.Une seconde partie détaille les sources de variabilité de l’effet de l’amiodarone sur le contrôle de la fréquence cardiaque dans le traitement des arythmies cardiaques supra-ventriculaires en réanimation. La co-administration de magnésium et le remplissage permettent d’améliorer l’efficacité de l’amiodarone tandis que l’utilisation de dobutamine a un effet inverse.La dernière partie rapporte les résultats d’une étude d’association pangénomique chez 1000 personnes dont le but était d’identifier des sources génétiques de variabilité des modifications de la repolarisation ventriculaire de type inhibition du canal IKr induites par le Sotalol chez des sujets sains.Drugs are chemical substances leading to pharmacodynamic responses through interactions with biological systems of variable complexity. For each individual, this response, whether desired or not, is variable and modulated by many parameters including the pharmacokinetic properties of the drug and pathophysiological, genetic and environmental factors. In this thesis, personalized medicine work were conducted to identify sources of variability in individual response to several cardiovascular drugs.In the first part, it is shown that parameters currently used in echocardiography (including E/e') to estimate non-invasively left ventricular filling pressures in patients with decompensated systolic heart failure, in order to guide depletion or filling therapeutics, are not reliable in case of concomitant use of inotropes.The second part details the pharmacodynamics modeling work that identified sources of variability altering the effect of amiodarone on heart rate control in the treatment of supra-ventricular arrhythmias in unstable patients admitted in Intensive Care. Co-administration of magnesium and fluid repletion improved the effectiveness of amiodarone to slow heart rate while the use of dobutamine had an opposite effect.The last part reported the results of a study where 1000 individuals were challenged by a same dose of sotalol in order to perform a genome-wide association study aiming at identifying genetic sources of variability of sotalol induced IKr block ventricular repolarization abnormalities in healthy subjects. Another study evaluating the impact of sex hormones on ventricular repolarization is also detailed
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
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