Méthodes moléculaires pour étudier les effets sous-létaux de contaminants d'intérêt sur le modèle daphnia magna

Un grand nombre de produits chimiques d’origine naturelle et anthropogénique sont synthétisés, exploités, transformés et utilisés par les êtres humains pour accommoder leur mode de vie et leurs activités quotidiennes. Certains composés organiques sont appliqués ou relâchés volontairement dans l’environnement, d’autres s’y retrouveront involontairement, par relâche accidentelle ou lorsque disposés en fin d’utilisation. Les différentes méthodes de traitement pour les eaux usées ou autres types d’émission sont souvent insuffisantes pour les éliminer, puisqu’elles n’ont pas toujours été conçues à cette fin. Plusieurs substances naturelles ou synthétiques ont été quantifiées dans les écosystèmes aquatiques ou sont suspectées d’être présentes dans l’environnement. On nomme ces composés organiques contaminants d’intérêt émergent (CIE). Certains s’élimineront naturellement sans causer de problèmes alors que d’autres seront persistants et susceptibles d’altérer la biologie des organismes qui y seront exposés1. Ce phénomène est répandu globalement et implique différentes catégories de contaminants, dont les produits pharmaceutiques, les pesticides, les produits pétroliers, les métaux, etc.2 Afin d’évaluer les effets de l’exposition aux composés chimiques, il est nécessaire de faire des études écotoxicologiques à l’aide d’espèces situées à différents niveaux trophiques2. La période d’évaluation de ces tests couvre rarement la durée de vie totale des organismes étudiés et ne reflète donc pas parfaitement l’exposition continue retrouvée dans l’environnement. Plusieurs générations peuvent ainsi être affectées, mais les effets intergénérationnels sont peu étudiés lors des tests d’écotoxicologie classiques. Il est donc nécessaire de développer de nouvelles méthodes afin d’évaluer les effets sous-létaux des expositions environnementales. Ces effets peuvent non seulement nous fournir davantage d’informations sur les risques encourus liés à une molécule et à son exposition, mais également permettre de prédire ces risques et même d’extrapoler les résultats pour d’autres molécules d’une même famille ou ayant un mode d’action similaire. Ces informations permettront aux autorités gouvernementales de prendre des décisions éclairées quant à la législation des différents composés jugés risqués. Cette thèse explore l’ajout de paramètres biologiques chez Daphnia magna, comme le niveau d'ecdystéroïdes, la transcription des gènes associés à leur métabolisme ainsi que l’étude de leur profil lipidique de manière non ciblée qui pourraient se révélés plus sensibles que les paramètres traditionnellement utilisés. La présente thèse comporte trois articles scientifiques dans lesquels des méthodes sont développées et utilisées afin d’évaluer les effets de différents types de contaminants sur le modèle Daphnia magna. Le premier article vise à mieux comprendre les effets des CIEs (acide clofibrique, gemfibrozil et fénarimol) sur le métabolisme hormonal de D. magna. Pour ce faire des outils moléculaires et biochimiques ont été développés et utilisés afin d’évaluer les variations basales de quatre gènes et une hormone, impliqués dans le métabolisme des ecdystéroïdes, une voie importante dans la croissance et reproduction des crustacés tel que D. magna. Peu de variation a été observée pour le niveau de transcription des gènes, mais il a été remarqué que le taux de 20-hydroxyecdysone variait de manière pulsatoire selon des cycles de 48h, correspondant à la période de mue des daphnies. Par la suite, des tests d’exposition chronique ont été effectués en utilisant les paramètres développés. Une diminution du nombre de nouveau-nés était observée à certains moments, mais le niveau de transcription des gènes et le taux de 20-hydroxyecdysone ne changeaient pas comparativement au groupe contrôle, ce qui ne permettait pas d’expliquer cette diminution. Le 2e article porte sur l’évaluation de la toxicité des eaux de ruissellement d’une mine désaffectée où des parcelles de sol contaminé ont été traitées par phytoremédiation. Les outils biologiques développés dans le premier article ont été utilisés lors d'expositions chroniques aux eaux de ruissellement avec D. magna, en combinaison avec des analyses chimiques afin de voir si l’approche de remédiation pouvait causer des risques pour la faune aquatique. Les résultats indiquent que l’exposition à l’eau de ruissellement non traitée n’impactait pas la reproduction, la masse des daphnies ainsi que le taux de 20-hydroxyecdysone. La survie d’un groupe exposé à l’eau de ruissellement était légèrement inférieure comparée au contrôle lors de l’un des tests (eau provenant de la parcelle #1). Le cas inverse a aussi été observé où la survie du groupe exposé à l’eau de ruissellement (parcelle #3) était supérieure à celle du groupe contrôle. Ces différences étaient toutefois minimes et n’étaient pas en cohérence avec les autres paramètres mesurés. En général, aucune différence n’a été observée entre les groupes contrôles et exposés (à l’eau de ruissellement) suggérant que l’eau de ruissellement provenant des parcelles de sol contaminé ne présente pas de risque pour D. magna. Ce chapitre a également démontré l’efficacité de l’approche ‘’whole effluent toxicity’’ (WET) afin d’étudier de manière représentative l’eau de ruissellement provenant des parcelles de sol contaminé. Dans le 3e article, une méthode lipidomique non ciblée a été développée et utilisée afin de mieux comprendre les effets de l’exposition à des CIEs à l’échelle moléculaire (concentration en lipide semi-quantitatif) chez D. magna. Une période de récupération où le contaminant étudié (l’agent hypolipémiant gemfibrozil) est retiré du milieu de culture a aussi été ajoutée à la fin de l’exposition afin d’observer le possible rétablissement de D. magna. Les paramètres classiques ont été étudiés en plus du profil lipidique de manière non ciblée. Il a été observé que plusieurs lipides étaient impactés lors de l’exposition, et que le degré de dysrégulation augmentait avec le temps dans plusieurs cas. Cette dysrégulation coïncidait avec une augmentation de la fertilité suite à 7 jours d’exposition continue ce qui pourrait avoir des conséquences néfastes pour l’adaptation aux facteurs de stress dans le milieu naturel. Lors de l’arrêt de l’exposition pour le groupe récupération, un retour à la normale pour plusieurs des métabolites affectés a été remarqué, ce qui suggère une capacité de récupération relativement rapide (48 h) chez ce crustacé. Le développement de méthodes moléculaires ciblées et non ciblées présenté dans cette thèse supporte l’évaluation écotoxicologique de différents types de contaminants d’intérêt émergent ou effluents et l’acquisition de connaissances pouvant aider la gestion de leur risque à l’aide de méthodes selon l’état de l’art actuel. Ces méthodes novatrices permettant l’étude de paramètres sous-létaux au niveau des gènes et des métabolites peuvent aussi supporter le travail des autorités gouvernementales chargées des programmes de surveillance de la qualité de l’eau

Développement d’un véhicule de suspension pour formulations extemporanées pédiatriques

The off-label use of drugs, such as modifying the formulation, is a common practice amongst pharmacists. This is mainly due to the small number of available pediatric formulations, resulting in pharmacists reformulating commercialized products into extemporaneous preparations better suited for young patients. However, the suspension vehicles currently found on the market are not specifically designed for the pediatric use. We therefore hypothesized that it is possible to develop a safer suspension vehicle for the pediatric use. This vehicle will need to be stable, allow a good resuspendability and have some taste masking properties. After reviewing the currently used methods and excipients for extemporaneous preparations, the vehicle composition was elaborated. The final version of the novel vehicle presented a viscosity of 85 cP at 25°C and a pH of 4.5. The stability of these properties was also evaluated. A slight reduction of the viscosity was reported for both vehicles when stored at room temperature, but the pH remained constant. The developed vehicle was stable for 6 months in refrigerated conditions and at room temperature. Taste has an important role in the development of an oral pharmaceutical formulation, especially when it comes to the children compliance to the treatment. A palatability study was conducted in two groups (adult and children) to compare this new suspension vehicle to the USP version. The participants evaluated the odour, taste, mouthfeel and overall appreciation of both vehicles. It was found that the taste and overall appreciation were rated higher for the newly developed suspension vehicle. Caffeine (10 mg/mL), hydrocortisone (1 mg/mL), spironolactone (5 mg/mL) and tacrolimus (0.5 mg/mL) were formulated extemporaneously from commercially available tablets or powder in a novel suspension vehicle specially designed for pediatric use. The stability of these suspensions was evaluated in amber plastic bottles as well as amber plastic syringes at 5 °C and 25 °C. Caffeine was stable for 30 days at all tested conditions in syringes and up to 180 days in bottles. For hydrocortisone, the concentration remained over 90% in bottles at 25°C for 180 days and 90 days for bottles at 5°C. In syringes, the measured concentration was over 90% after 30 days. Spironolactone remained stable at all conditions for the whole duration of the study in both bottles and syringes. The tacrolimus suspensions were found stable 180 days in plastic bottles stored at 5°C and at least 90 days at 25°C. In syringes, they were stable 30 days when stored 25°C and 14 days at 5°C. No changes in organoleptic properties or pH were observed for the formulations, with the exception of a slight color change for the spironolactone formulation.L'utilisation de médicaments hors autorisation de mise en marché, comme la modification de la forme pharmaceutique, est une pratique courante chez les pharmaciens. Ceci est principalement dû au nombre limité de formulations pédiatriques disponibles, ce qui a conduit les pharmaciens à reformuler les produits commercialisés en préparations extemporanées mieux adaptées aux patients jeunes. Cependant, les véhicules de suspension actuellement sur le marché ne sont pas spécifiquement conçus pour l'usage pédiatrique. Nous avons donc émis l'hypothèse qu'il est possible de développer un véhicule de suspension plus sécuritaire pour l'utilisation pédiatrique. Ce véhicule devra être stable, permettre une remise en suspension aisée et permettre de masquer le goût de la formulation. Après avoir passé en revue les méthodes et excipients actuellement utilisés pour les préparations extemporanées, la composition du véhicule a été élaborée. La version finale du véhicule présentait une viscosité de 85 cP à 25 °C et un pH de 4.5. La stabilité dans le temps de ces paramètres a également été évaluée. Une légère diminution de la valeur de la viscosité avec le temps a été rapportée pour les deux véhicules, mais le pH est resté constant. Le goût joue un rôle important dans le développement d’une formulation pharmaceutique orale, en particulier en ce qui concerne l'adhésion au traitement par les enfants. Une étude de palatabilité a été menée dans deux groupes (adultes et enfants) pour comparer ce nouveau véhicule de suspension à la version USP. Les participants ont dû évaluer l'odeur, le goût, la sensation en bouche et l'appréciation globale des deux véhicules. Il a été constaté que le goût et l’appréciation générale du nouveau véhicule de suspension ont obtenu une évaluation plus élevée. La caféine (10 mg/mL), l'hydrocortisone (1 mg/mL), la spironolactone (5 mg/mL) et le tacrolimus (0.5 mg/mL) ont été formulés extemporanément à partir de poudre, de comprimés ou de capsules dans un nouveau véhicule de suspension spécialement conçu pour un usage pédiatrique. La stabilité de ces suspensions a été évaluée dans des bouteilles en plastique ambré ainsi que dans des seringues en plastique ambré à 5 °C et à 25 °C. La caféine était stable pendant 30 jours dans toutes les conditions testées dans les seringues et jusqu'à 180 jours dans les bouteilles. Pour l'hydrocortisone, la concentration est restée supérieure à 90% dans les bouteilles à 25 °C pendant 180 jours et pendant 90 jours pour les bouteilles à 5 °C. La concentration d’hydrocortisone mesurée dans les seringues était supérieure à 90% après 30 jours pour les deux températures. La spironolactone est restée stable à toutes les conditions pendant toute la durée de l’étude tant dans les bouteilles que dans les seringues. Les suspensions de tacrolimus ont été jugées stables pendant 180 jours entreposées à 5°C et 90 jours à 25°C dans les bouteilles. Lorsqu’entreposés dans des seringues, les suspensions ont été jugées inchangées pendant 14 jours à 5°C et 30 jours à 25 °C. Aucun changement des propriétés organoleptiques ou du pH n'a été observé pour les formulations, à l'exception d'un léger changement de couleur pour la formulation de spironolactone

Neurostimulation périphérique et entraînement moteur en lombalgie chronique : influence sur les mécanismes corticaux et le contrôle postural

Les lombalgiques chroniques présentent un retard de l'activation du muscle transverse abdominal (TrA), une difficulté à activer volontairement le TrA et une réorganisation du cortex moteur primaire (Ml) contrôlant le TrA. L'entraînement du muscle permet de diminuer le retard du TrA et normaliser l'organisation de Ml. De plus, la neurostimulation périphérique permet de faciliter le retour sensorimoteur chez une population parétique. Notre projet combine donc la neurostimulation périphérique et un entraînement moteur spécifique pour améliorer le contrôle postural chez des lombalgiques chroniques. La combinaison de la neurostimulation au-dessus du TrA/oblique interne (IO) et de l'entraînement moteur a réussi à améliorer le contrôle posturo-moteur (délai d'activation et activation bilatérale). De plus, la neurostimulation a rétabli l'inhibition intracorticale absente chez les lombalgiques, ce qui pourrait expliquer pourquoi le groupe expérimental seulement s'est amélioré. Donc, l'utilisation de la neurostimulation comme adjuvant à la rééducation motrice semble efficace en une seule session pour améliorer les APA

Do psychosocial factors predict the persistence of shoulder pain?

Background and aims: The key mechanisms involved in the development of persistent shoulder pain are still not clearly understood. Even if psychosocial factors have been shown to be associate with chronicization of musculoskeletal pain, few studies have explored the impact of these factors in the persistence of rotator cuff related shoulder pain (RCRSP). The aim of this study was to identify the psychosocial risk factors associated with persistence of pain in individuals with RCRSP after an education program targeting shoulder pain self-management. Methods: Fifty-nine participants with persistent RCRSP completed this study (43.9±11.5years; 61%women; 70% had pain duration > 1year). Using the RedCap web application, all participants filled questionnaires covering a biopsychosocial spectrum: Brief Resilience Scale (BRS), Perceived Stress Scale (PSS-10), Disabilities of the Arm, Shoulder, and Hand Questionnaire (QuickDASH), Patient-Health Questionnaire – 9 (PHQ-9), General Anxiety Disorder – 7 (GAD-7), Pain Catastrophizing Scale (PCS), Pain Self-Efficacy Questionnaire (PSEQ) and Multidimensional Scale of Perceived Social Support (MSPSS). Thereafter, participants took part in an educational program aimed at promoting self-management of shoulder pain that included two meetings with a physiotherapist. After 3 months, participants filled the QuickDASH and, based on their scores, were classified as having persistent shoulder pain (score>11) or as recovered (score=0-11). Results: The symptoms of 24 participants (~41%) were considered resolved at 3 months. A binomial logistic regression demonstrated that only PSEQ was associated with symptoms resolution (p=.04). Lower level of self-efficacy was associated with persistent pain at 3 months (Odds Ratio= 1.08 95%Confidence Interval (CI): 1.00, 1.17. No variables predicted persistent RCRSP. Conclusions: Pain self-efficacy was the most important factor in avoiding the development of persistent RCRSP.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Repetitive transcranial magnetic stimulation alone and in combination with motor control exercise for the treatment of individuals with chronic non-s­pecific ­low­ back­ pain­ (ExTraStim­ trial): study protocol for a randomised controlled trial

Introduction While multiple pharmacological and non-pharmacological interventions treating chronic non-specific low back pain (CLBP) are available, they have been shown to produce at best modest effects. Interventions such as repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS), a form of non-invasive brain stimulation, have exhibited promising results to alleviate chronic pain. However, evidence on the effectiveness of rTMS for CLBP is scarce due to limited rigorous clinical trials. Combining rTMS with motor control exercises (MCE) may help to address both central and nociceptive factors contributing to the persistence of LBP. The primary aim of this randomised controlled trial is to compare the effectiveness of a combination of rTMS and MCE to repeated rTMS sessions alone, sham rTMS and a combination of sham rTMS and MCE on pain intensity. Methods and analysis One hundred and forty participants (35/group) with CLBP will be randomised into four groups (active rTMS+MCE, sham rTMS+MCE, active rTMS and sham rTMS) to receive 10 sessions of their allocated intervention. The primary outcome will be the pain intensity, assessed at baseline, 4, 8, 12 and 24 weeks. Secondary outcomes will include disability, fear of movement, quality of life and patient global rating of change. Ethics and dissemination Ethics approval was obtained from the Comité d’éthique de la recherche sectoriel en réadaptation et intégration sociale, CIUSS de la Capitale Nationale in June 2019 (#2020–1844 – CER CIUSSS-CN). The results of the study will be submitted to a peer- reviewed journal and scientific meetings. Trial registration number NCT04555278

Contrôle cortical et postural des muscles multifides : influence de la lombalgie chronique, des exercices et de la neurostimulation périphérique

La lombalgie chronique (LC) représente de nos jours un fardeau individuel et sociétal énorme. Le contrôle du tronc est complexe, il dépend de l'intégration des afférences périphériques et de l'interaction des régions cérébrales impliquées dans la matrice de la douleur. Les individus souffrant de lombalgie présentent des désordres de contrôle moteur de la colonne vertébrale et une modification de la plasticité du cerveau. Ces altérations semblent réversibles et peuvent être améliorées par différents exercices prescrits en physiothérapie. Par contre, même si les exercices diminuent la douleur, l'effet n'en demeure pas moins modeste. L'utilisation de la neurostimulation magnétique périphérique (rPMS) qui génère des informations sensorielles (entre autres proprioceptives cohérentes avec le contrôle des muscles) et qui agit donc sur l'excitabilité cérébrale et les mécanismes de plasticité pourrait potentialiser les gains atteints grâce aux exercices. L'objectif principal de la thèse est de mieux comprendre le contrôle cortical et postural des muscles du tronc, l'influence de la lombalgie chronique, des exercices et de de la neurostimulation périphérique. La série d'études proposée dans la thèse vise à (i) comprendre les changements présents au niveau du contrôle cortico-moteur des muscles multifides et des ajustements posturaux anticipatoires en lombalgie chronique (étude 1) ainsi que l'influence du côté de la douleur lombaire (étude 2); (ii) déterminer quel type d'exercice utilisé en physiothérapie (global ou isométrique) influence la plasticité corticale (étude 3) et; (iii) déterminer si l'ajout de rPMS potentialise ces effets (étude 4). Les données présentées dans la thèse confirment que les individus avec LC présentent des différences dans le fonctionnement du cortex moteur primaire par rapport aux individus en santé. De plus, le côté de la douleur semble influencer différemment l'excitabilité de base du M1. Enfin, nous avons démontré que l'exercice isométrique agissait de façon spécifique sur la plasticité du M1, ainsi que sur les ajustements posturaux anticipatoires, et que l'ajout des rPMS à l'exercice diminue immédiatement la douleur et modifie le contrôle des muscles multifides. D'autres études sont nécessaires pour confirmer le bénéfice des rPMS chez des populations souffrant de douleur chronique et pour un éventuel transfert clinique

Revisiting the Corticomotor Plasticity in Low Back Pain: Challenges and Perspectives

Chronic low back pain (CLBP) is a recurrent debilitating condition that costs billions to society. Refractoriness to conventional treatment, lack of improvement, and associated movement disorders could be related to the extensive brain plasticity present in this condition, especially in the sensorimotor cortices. This narrative review on corticomotor plasticity in CLBP will try to delineate how interventions such as training and neuromodulation can improve the condition. The review recommends subgrouping classification in CLBP owing to brain plasticity markers with a view of better understanding and treating this complex condition

Revisiting the Corticomotor Plasticity in Low Back Pain: Challenges and Perspectives

Chronic low back pain (CLBP) is a recurrent debilitating condition that costs billions to society. Refractoriness to conventional treatment, lack of improvement, and associated movement disorders could be related to the extensive brain plasticity present in this condition, especially in the sensorimotor cortices. This narrative review on corticomotor plasticity in CLBP will try to delineate how interventions such as training and neuromodulation can improve the condition. The review recommends subgrouping classification in CLBP owing to brain plasticity markers with a view of better understanding and treating this complex condition

Stimulating the Healthy Brain to Investigate Neural Correlates of Motor Preparation: A Systematic Review

Objective. Noninvasive brain stimulation techniques can be used to selectively increase or decrease the excitability of a cortical region, providing a unique opportunity to assess the causal contribution of that region to the process being assessed. The objective of this paper is to systematically examine studies investigating changes in reaction time induced by noninvasive brain stimulation in healthy participants during movement preparation. Methods. A systematic review of the literature was performed in the PubMed, MEDLINE, EMBASE, PsycINFO, and Web of science databases. A combination of keywords related to motor preparation, associated behavioral outcomes, and noninvasive brain stimulation methods was used. Results. Twenty-seven studies were included, and systematic data extraction and quality assessment were performed. Reaction time results were transformed in standardised mean difference and graphically pooled in forest plots depending on the targeted cortical area and the type of stimulation. Conclusions. Despite methodological heterogeneity among studies, results support a functional implication of five cortical regions (dorsolateral prefrontal cortex, posterior parietal cortex, supplementary motor area, dorsal premotor cortex, and primary motor cortex), integrated into a frontoparietal network, in various components of motor preparation ranging from attentional to motor aspects