Control of neuronal network organization by chemical surface functionalization of multi-walled carbon nanotube arrays.

International audienceCarbon nanotube substrates are promising candidates for biological applications and devices. Interfacing of these carbon nanotubes with neurons can be controlled by chemical modifications. In this study, we investigated how chemical surface functionalization of multi-walled carbon nanotube arrays (MWNT-A) influences neuronal adhesion and network organization. Functionalization of MWNT-A dramatically modifies the length of neurite fascicles, cluster inter-connection success rate, and the percentage of neurites that escape from the clusters. We propose that chemical functionalization represents a method of choice for developing applications in which neuronal patterning on MWNT-A substrates is required

Pedunculopontine nucleus area oscillations during stance, stepping and freezing in Parkinson's disease.

International audienceThe pedunculopontine area (PPNa) including the pedunculopontine and cuneiform nuclei, belongs to the mesencephalic locomotor region. Little is known about the oscillatory mechanisms underlying the function of this region in postural and gait control. We examined the modulations of the oscillatory activity of the PPNa and cortex during stepping, a surrogate of gait, and stance in seven Parkinson's disease patients who received bilateral PPNa implantation for disabling freezing of gait (FOG). In the days following the surgery, we recorded behavioural data together with the local field potentials of the PPNa during sitting, standing and stepping-in-place, under two dopaminergic medication conditions (OFF and ON levodopa). Our results showed that OFF levodopa, all subjects had FOG during step-in-place trials, while ON levodopa, stepping was effective (mean duration of FOG decreasing from 61.7±36.1% to 7.3±10.1% of trial duration). ON levodopa, there was an increase in PPNa alpha (5-12 Hz) oscillatory activity and a decrease in beta (13-35 Hz) and gamma (65-90 Hz) bands activity. PPNa activity was not modulated during quiet standing and sitting. Our results confirm the role of the PPNa in the regulation of gait and suggest that, in Parkinson disease, gait difficulties could be related to an imbalance between low and higher frequencies

The effect of photobiomodulation on the brain during wakefulness and sleep

Over the last seventy years or so, many previous studies have shown that photobiomodulation, the use of red to near infrared light on body tissues, can improve central and peripheral neuronal function and survival in both health and in disease. These improvements are thought to arise principally from an impact of photobiomodulation on mitochondrial and non-mitochondrial mechanisms in a range of different cell types, including neurones. This impact has downstream effects on many stimulatory and protective genes. An often-neglected feature of nearly all of these improvements is that they have been induced during the state of wakefulness. Recent studies have shown that when applied during the state of sleep, photobiomodulation can also be of benefit, but in a different way, by improving the flow of cerebrospinal fluid and the clearance of toxic waste-products from the brain. In this review, we consider the potential differential effects of photobiomodulation dependent on the state of arousal. We speculate that the effects of photobiomodulation is on different cells and systems depending on whether it is applied during wakefulness or sleep, that it may follow a circadian rhythm. We speculate further that the arousal-dependent photobiomodulation effects are mediated principally through a biophoton – ultra-weak light emission – network of communication and repair across the brain

[The return of psychosurgery]

International audienc

Évaluation de l'IRM de perfusion dans les tumeurs cérébrales

L'angiogénèse joue un rôle important dans le développement tumoral et la dissémination métastatique. Dans ce travail nous avons cherché à montrer l'intérêt de l'IRM de perfusion pour l'évaluation non invasive de l'angiogénèse dans les tumeurs cérébrales. Nous avons dans un premier temps évalué l'IRM de perfusion de premier passage dans les tumeurs cérébrales humaines. Mais cette technique présente un certain nombre de limites qui peuvent être supprimées par l'utilisation d'agents de contraste à base de particules de fer (USPIO), qui autorisent l'utilisation de séquences d'IRM de perfusion à l'équilibre. Nous avons dans un deuxième temps cherché à adapter cette technique à l'évaluation de l'angiogénèse tumorale cérébrale chez l'homme. Ces techniques en permettant une approche de la valeur absolue du volume sanguin et de l'indice de taille de vaisseaux, en plus de l'intérêt pour le diagnostic différentiel, pourraient présenter un intérêt pour le suivi de traitements anti-angiogéniques.Evaluation of perfusion MRI in cerebral tumors Tumoral angiogenesis plays a significant role in tumoral development and metastatic dissemination. In this work we tried to show the interest of perfusion MRI for noninvasive evaluation of brain tumour angiogenesis. We initially evaluated first pass perfusion MRI in human brain tumours. But this technique presents some limitations which can be suppressed by the use of Ultra Small Particle of Iron Oxide (USPIO) contrast agents, which authorize steady state perfusion MRI techniques. We tried to adapt these techniques to the evaluation of angiogenesis in human brain tumors. Steady state perfusion MRI techniques provide absolute values of cerebral blood volume and a vessel size index, and therefore could be of interest for the therapeutic follow-up of anti-angiogenic treatments. This is the subject of the third part of this work, in which we tried to evaluate by steady state perfusion MRI an antiangiogenic treatment on a rodent model of brain tumour.GRENOBLE1-BU Médecine pharm. (385162101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Stimulation cérébrale profonde hypothalamique pour l'obésité chez le primate non humain (une approche préclinique)

Objet : La stimulation cérébrale profonde (SCP) est devenue une thérapie efficace dans une série de maladies cérébrales. Récemment, dam les cas des algies vasculaires de la face résistantes au traitement (intraitables), chroniques, la SCP hypothalamique a suscité un nouvel intérêt pour cette région, également bien connue pour son implication dans la régulation de la prise alimentaire et de la balance énergétique. Cependant, les risques et les problèmes connexes liés à l'implantation dans cette aire cérébrale ont soulevé plusieurs questions concernant la sûreté de cette technique chirurgicale. Dans cette étude, les auteurs ont proposé l'implantation d'une électrode intraventriculaire insérée dans le troisième ventricule au niveau de l'hypothalamus ventromedial (VMH) chez des singes macaca fasciculari, non obèses dans le but de moduler la prise alimentaire et le masse corporelle des sujets. Cette méthode de SCP pourrait s'avérer être un . traitement potentiel de l'obésité morbide. Méthodes : Cinq singes de macaca fascicularis adultes (4 sujets et 1 contrôle ou sham) ont été implantés de façon stéréotaxique dans le troisième ventricule. Une électrode chronique Medtronic@, habituellement utilisée dans le cadre de la SCP chez les patients atteints de la maladie de Parkinson, a été positionnées dans l'espace intraventriculaire adossée à la paroi de ce dernier au niveau du VMH. Dans la première phase de l'étude, le comportement alimentaire de chaque animal (durée du repas, quantité de nourriture avalée) et son activité motrice ont été enregistrés et analysés en fonction différents paramètres de stimulation (fréquence et intensité) après une période de jeu de 24 heures. Dans la seconde phase du protocole, trois cycles de stimulation intraventriculaire de 8 semaines chacun ont été réalisés à 130Hz, à 80Hz et à 30Hz, suivi des périodes de washout " de 4 semaines entre les périodes on - stimulation". L'index de masse corporelle, le poids (masse corporelle), la teneur en graisse, l'épaisseur cutanée et les concentrations hormonales ont été mesurés au début de l'étude pour établir une ligne de base et après chaque session de stimulation. Résultats : Lors de la première phase du protocole réalisée sur des animaux ajeun depuis 24 heures, nous avons remarqué une diminutio de la prise alimentaire comprise entre 11 et 19% chez tous les sujets stimulés à une fréquence 80 hertz. A partie de ces résultats, , une diminution de la masse corporelle et du BMI (body mass index indice de masse corporelle) ont été observés chez trois de quatre singes lors des phases de stimulation chronique à une fréquence de 80 hertz: la moyenne de perte pondérale était de 8:!: 4.4%. Une augmentation de 2-6 :!: 2.5% et de 5 :!:2,93 %de la masse corporelle a été observée respectivement chez les animaux stimulés à une fréquence de 130Hzet de 30Hz. Une diminution importante des épaisseurs sous-cutanées ( )a été observée pour chacun des quatre sujet à une fréquence de 80 hertz et dans une moindre mesure, une augmentation de cette variable ( ) a été remarquée une fréquence de 130 Hz. Tout au long de l'étude, les variables relevées sur le singe Sham sont restées stables. Sur la durée de l'étude, aucun effet potentielle ment délétère n'a été remarqués sur les animaux.Conclusion : La stimulation de la région de VMH par voie intraventriculaire pourrait s'avérer efficace pour moduler le comportement alimentaire et induire une diminution soutenue de la masse corporelle caractérisée par réduction de la masse graisseuse chez les primatE non humains non obèses.Intractable cluster headache has revived the interest in this region, which is also well-known to be involved in food intake and energy balance regulation. ln the other hand, risks and problems related with implantation in this area has raised several questions regarding the safety of this approach. ln this study, the authors proposed an Intraventricular "floating" electrode inserted in the third ventricle adjacent to the ventromedial hypothalamus (VMH) in freely moving Macaca fascicularis to modulate food intake and weight and as a potential treatment of morbid obesity. Methods: Five adults Macaca fascicularis (4 subjects and 1 sham) monkeys were implanted stereotactically in the third ventricle contiguou to the VMH with chronic indwelling 3389 and 3388 Medtronic electrodes used for Deep Brain Stimulation (DBS). The study was divided in two phases: acute tests and chronic 8-weeks trials. ln the acute tests, the meal size, eating time and locomotor activity were recorded aftel short periods of electrical stimulation (ES) in 24 hrs fasting animais at different frequencies and intensities of stimulation, in order to obtail the most effective sets of ES parameters able to reduced food intake (FI) and consequently weight and fat during chronic stimulation. ln the chronic trials, three cycles of continuous ES of 8 weeks each were performed at the most effective frequency reducing FI in the acute test (or 80Hz), at 130Hz (considered High Frequency ES and used in Parkinson Disease DBS) , and 30Hz (considered Low frequency ES and used in Pain DBS). Body Mass Index, weight, fat content, subcutaneous skinfolds and hormones were measured during baseline and at th, end of each 8 week stimulation trials. Results: Results: During Acute 24 hrs-fasting trials, there was a decrease in FI in ail subjects at 80 Hz, (mean 15 :!:4.4%). During Chronic 8 weeks stimulation trials, a decrease in weight and BMI was observed in three out four monkeys at 80 HZ (mean 8% :!: 4.4%), and slight increase at 130HZ (mean 2% :!: 2.5) and at 30HZ (mean 5%:!:2,93). Fat mass decreased at the end of 80 Hz trials to ratio 0.82:!:0.08. (18% reduction).Subcutaneous skinfolds were reduced in ail four subjects at 80 Hz and slightly increased at 130 Hz. Sham monkey remained stable. FI increased during off stimulation period (washout) following effective weight loss. Glucose also increased during hyperphagic period. Hormones and Leptin did not show significative variations in relation to different frequencies stimulation. No major adverse effects were recorded.Conclusion: We conclude that stimulating the VMH region throughout an Intraventricular approach might modulate acutely food ingestio and induce a sustained decrease in weight and in fat content in normal non obese human primates.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Bases anatomiques et anatomo-pathologiques de l'invasivité des méningiomes de la région clinoïdienne antérieure

Les méningiomes sont en général des tumeurs intracrâniennes bénignes qui ont pour origine les cellules méningothéliales de l'arachnoïde. Leur génie évolutif se caractérise par une augmentation de volume et un envahissement des structures voisines. Ce travail se donne comme objectif de poser les bases anatomiques et morphologiques indispensables à la compréhension des mécanismes qui sous-tendent à l'invasivité ostéo-durale des méningiomes. L'étude anatomique de la région clinoïdienne démontre l'importance d'une approche histologique tant pour la compréhension des processus pathologiques que pour la réalisation d'un geste chirurgical à visée curative.L'étude anatomique et morphologique de la dure-mère saine nous a paru être un pré-requis indispensable à l'étude de l'invalidité des méningiomes. La dure-mère crânienne est constituée de trois feuillets dont les fibres de collagène présentent des orientations différentes. Le feuillet externe correspond au périoste. Au niveau spinal, la dure-mère est constituée d'un seul feuillet. La relecture des lames anatomo-pathologiques de 21 patients porteurs de méningiome opéré dans le service de neurochirurgie de Grenoble, nous a permis de faire un certain nombre d'observations : (1) hypertrophie de la dure-mère et du périoste, (2) envahissement dural systématique, (3) infiltration cellulaire entre la dure-mère et le périoste au-delà de la base d'insertion du méningiome, (4) résistance apparente du périoste à l'invalidité tumorale, (5) existence de nodules tumoraux intra-duraux à distance de la base d'insertion du méningiome, (6) hyperostose réactionnelle sans envahissement tumoral dans certains méningiomes en plaque. Ce sont certainement les recherches en biologie cellulaire qui peuvent faire espérer découvrir, un jour, les mécanismes sous-jacents à cette diversité de comportement qui caractérisent les méningiomes.GRENOBLE1-BU Médecine pharm. (385162101) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocSudocFranceF

Électrotransfert de gènes et effets du néovastat(R) dans les glioblastomes (approche pré-clinique de deux traitements de pathologies cérébrales)

Le traitement des maladies neurodégénératives et des tumeurs cérébrales malignes nécessite le développement de nouvelles thérapeutiques telle que la thérapie génique ou l'élaboration de nouvelles molécules. La transfection des cellules du système nerveux central ou des cellules musculaires a pour objectif de permettre la libération dans l'organisme et au long terme, de facteurs favorables au traitement étiologique de la maladie. Nous avons optimisé les paramètres d'électrotransfert de gène dans le muscle de souris (5*900V , 99æs, 1 Hz) et dans le SNC de souris et de rat à une fréquence de 1 Hz (10*600V, 99æs, 1Hz). L'électrotransfert augmente de 500 fois le taux de transgène dans le muscle et de 700 à 1000 fois dans le SNC. Mais les voltages semblant trop loin des paramètres applicables dans la stimulation cérébrale profonde à haute fréquence dans la maladie de Parkinson, nous avons revu la méthodologie appliquée à basse fréquence et nous avons démontré la transfection du SNC de rat à haute fréquence (130 Hz) pour une intensité de courant de 3 mA et pour une largeur d'impulsions de 99 æs. Nous nous sommes rapprochés ainsi des paramètres appliqués actuellement en clinique. En ce qui concerne le traitement des glioblastomes malins, aucune thérapie conventionnelle ne s'est avérée efficace. L'élaboration du Néovastatâ par les laboratoires Aeterna présente des résultats pré-cliniques prometteurs. En effet ce médicament composé de facteurs actifs issus du cartilage de requin est un agent anti-angiogénique et anti-tumoral naturel qui possède un important potentiel thérapeutique.The treatment of neurodegenerative diseases and glioblastoma requires the development of new therapies such as gene therapy or new molecules synthesis. The transfection of central nervous system (CNS) cells or muscular cells aims to allow the expression in the long term of favorable factors for the etiologic treatment of the disease. We optimized the parameters of electrotranfer in the mice muscle (5*900V , 99æs, 1 Hz) and in the brain of mice and rats (10*600V, 99æs, 1Hz). The electrotransfer increases by 500 the rate of transgene in the muscle and by 700 to 1000 in the CNS. The voltages seem to be far from the applicable parameters in high frequency deep brain stimulation in Parkinson's disease. We revised the methodology applied with low frequency and we demonstrated the transfection of the rat CNS by high frequency stimulation (130 Hz) with a current intensity of 3 mA and a pulse width of 99 æs. So, we get closer to clinical parameters. As regards the treatment of the malignant glioblastoma, no conventional therapy turned out to be effective. The elaboration of Neovastatâ by Aeterna laboratories presents promising preclinical results. Indeed, this medicine which consists of active factors issued from the shark cartilage, is a natural antiangiogenic and antitumoror agent that possesses an important therapeutic potential.GRENOBLE1-BU Médecine pharm. (385162101) / SudocSudocFranceF