Origine des états actifs spontanés dans le néocortex pendant les oscillations du sommeil

Le sommeil à ondes lentes est composé d’une alternance entre un état actif et un état silencieux dans le système thalamocortical. Les mécanismes produisant l’état actif et l’état silencieux sont inconnus. Afin d’étudier l’origine des états actifs, nous avons procédé à l’enregistrement intracellulaire simultané de 2 à 4 neurones dans un environnement local (< 200μm) et dans un environnement distant (jusqu’à 12mm). Aussi, nous avons procédé à l’enregistrement simultané de potentiels de champ locaux (jusqu’à 16). Ces expériences ont été menées chez le chat anesthésié et chez le chat non-anesthésié. Nous avons trouvé que les cellules à bouffées de potentiels d’action ainsi que les cellules situées profondément ont tendance à être les premières à entrer dans l’état actif. Aussi, nous avons observé une grande variabilité dans les délais d’activation des cellules et ce, qu’elles soient situées près l’une de l’autre ou qu’elles soient distantes. De plus, nous avons observé que le déclenchement de l’état silencieux était beaucoup plus synchrone que le déclenchement de l’état actif.The slow-wave sleep is composed of an alternating period of active and silence state in the thalamocortical system. The mechanisms producing the active and silence state are unknown. In order to investigate the origin of active states, we performed simultaneous intracellular recording of 2 to 4 closely located (< 200μm) neurons and in a distant environment (up to 12mm). In addition, we performed simultaneous local field potentials (up to 16) recordings. These experiments were conducted on anesthetized and nonanesthetized cats. We found that Intrinsically-Bursting cells and deeply located cells have tendency to lead in the onset of the active state. We also observed a high, but similar, variability in the activation delay for closely located cells as well as for distantly located cells. In addition, we observed that the onset of silent state is much more synchronous than the onset of active state

Slow-wave sleep : generation and propagation of slow waves, role in long-term plasticity and gating

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013.Le sommeil est connu pour réguler plusieurs fonctions importantes pour le cerveau et parmi celles-ci, il y a le blocage de l’information sensorielle par le thalamus et l’amélioration de la consolidation de la mémoire. Le sommeil à ondes lentes, en particulier, est considéré être critique pour ces deux processus. Cependant, leurs mécanismes physiologiques sont inconnus. Aussi, la marque électrophysiologique distinctive du sommeil à ondes lentes est la présence d’ondes lentes de grande amplitude dans le potentiel de champ cortical et l’alternance entre des périodes d’activités synaptiques intenses pendant lesquelles les neurones corticaux sont dépolarisés et déchargent plusieurs potentiels d’action et des périodes silencieuses pendant lesquelles aucune décharge ne survient, les neurones corticaux sont hyperpolarisés et très peu d’activités synaptiques sont observées. Tout d'abord, afin de mieux comprendre les études présentées dans ce manuscrit, une introduction générale couvrant l'architecture du système thalamocortical et ses fonctions est présentée. Celle-ci comprend une description des états de vigilance, suivie d'une description des rythmes présents dans le système thalamocortical au cours du sommeil à ondes lentes, puis par une description des différents mécanismes de plasticité synaptique, et enfin, deux hypothèses sur la façon dont le sommeil peut affecter la consolidation de la mémoire sont présentées. Puis, trois études sont présentées et ont été conçues pour caractériser les propriétés de l'oscillation lente du sommeil à ondes lentes. Dans la première étude (chapitre II), nous avons montré que les périodes d'activité (et de silence) se produisent de façon presque synchrone dans des neurones qui ont jusqu'à 12 mm de distance. Nous avons montré que l'activité était initiée en un point focal et se propageait rapidement à des sites corticaux voisins. Étonnamment, le déclenchement des états silencieux était encore plus synchronisé que le déclenchement des états actifs. L'hypothèse de travail pour la deuxième étude (chapitre III) était que les états actifs sont générés par une sommation de relâches spontanées de médiateurs. Utilisant différents enregistrements à la fois chez des animaux anesthésiés et chez d’autres non-anesthésiés, nous avons montré qu’aucune décharge neuronale ne se produit dans le néocortex pendant les états silencieux du sommeil à ondes lentes, mais certaines activités synaptiques peuvent ii être observées avant le début des états actifs, ce qui était en accord avec notre hypothèse. Nous avons également montré que les neurones de la couche V étaient les premiers à entrer dans l’état actif pour la majorité des cycles, mais ce serait ainsi uniquement pour des raisons probabilistes; ces cellules étant équipées du plus grand nombre de contacts synaptiques parmi les neurones corticaux. Nous avons également montré que le sommeil à ondes lentes et l’anesthésie à la kétamine-xylazine présentent de nombreuses similitudes. Ayant utilisé une combinaison d'enregistrements chez des animaux anesthésiés à la kétamine-xylazine et chez des animaux non-anesthésiés, et parce que l'anesthésie à la kétamine-xylazine est largement utilisée comme un modèle de sommeil à ondes lentes, nous avons effectué des mesures quantitatives des différences entre les deux groupes d'enregistrements (chapitre IV). Nous avons trouvé que l'oscillation lente était beaucoup plus rythmique sous anesthésie et elle était aussi plus cohérente entre des sites d’enregistrements distants en comparaison aux enregistrements de sommeil naturel. Sous anesthésie, les ondes lentes avaient également une amplitude plus grande et une durée plus longue par rapport au sommeil à ondes lentes. Toutefois, les ondes fuseaux (spindles) et gamma étaient également affectées par l'anesthésie. Dans l'étude suivante (Chapitre V), nous avons investigué le rôle du sommeil à ondes lentes dans la formation de la plasticité à long terme dans le système thalamocortical. À l’aide de stimulations pré-thalamiques de la voie somatosensorielle ascendante (fibres du lemnisque médial) chez des animaux non-anesthésiés, nous avons montré que le potentiel évoqué enregistré dans le cortex somatosensoriel était augmenté dans une période d’éveil suivant un épisode de sommeil à ondes lentes par rapport à l’épisode d’éveil précédent et cette augmentation était de longue durée. Nous avons également montré que le sommeil paradoxal ne jouait pas un rôle important dans cette augmentation d'amplitude des réponses évoquées. À l’aide d'enregistrements in vitro en mode cellule-entière, nous avons caractérisé le mécanisme derrière cette augmentation et ce mécanisme est compatible avec la forme classique de potentiation à long terme, car il nécessitait une activation à la fois les récepteurs NMDA et des récepteurs AMPA, ainsi que la présence de calcium dans le neurone post-synaptique. iii La dernière étude incluse dans cette thèse (chapitre VI) a été conçue pour caractériser un possible mécanisme physiologique de blocage sensoriel thalamique survenant pendant le sommeil. Les ondes fuseaux sont caractérisées par la présence de potentiels d’action calcique à seuil bas et le calcium joue un rôle essentiel dans la transmission synaptique. En utilisant plusieurs techniques expérimentales, nous avons vérifié l'hypothèse que ces potentiels d’action calciques pourraient causer un appauvrissement local de calcium dans l'espace extracellulaire ce qui affecterait la transmission synaptique. Nous avons montré que les canaux calciques responsables des potentiels d’action calciques étaient localisés aux synapses et que, de fait, une diminution locale de la concentration extracellulaire de calcium se produit au cours d’un potentiel d’action calcique à seuil bas spontané ou provoqué, ce qui était suffisant pour nuire à la transmission synaptique. Nous concluons que l'oscillation lente est initiée en un point focal et se propage ensuite aux aires corticales voisines de façon presque synchrone, même pour des cellules séparées par jusqu'à 12 mm de distance. Les états actifs de cette oscillation proviennent d’une sommation de relâches spontanées de neuromédiateurs (indépendantes des potentiels d’action) et cette sommation peut survenir dans tous neurones corticaux. Cependant, l’état actif est généré plus souvent dans les neurones pyramidaux de couche V simplement pour des raisons probabilistes. Les deux types d’expériences (kétamine-xylazine et sommeil à ondes lentes) ont montré plusieurs propriétés similaires, mais aussi quelques différences quantitatives. Nous concluons également que l'oscillation lente joue un rôle essentiel dans l'induction de plasticité à long terme qui contribue très probablement à la consolidation de la mémoire. Les ondes fuseaux, un autre type d’ondes présentes pendant le sommeil à ondes lentes, contribuent au blocage thalamique de l'information sensorielle.Sleep is known to mediate several major functions in the brain and among them are the gating of sensory information during sleep and the sleep-related improvement in memory consolidation. Slow-wave sleep in particular is thought to be critical for both of these processes. However, their physiological mechanisms are unknown. Also, the electrophysiological hallmark of slow-wave sleep is the presence of large amplitude slow waves in the cortical local field potential and the alternation of periods of intense synaptic activity in which cortical neurons are depolarized and fire action potentials and periods of silence in which no firing occurs, cortical neurons are hyperpolarized, and very little synaptic activities are observed. First, in order to better understand the studies presented in this manuscript, a general introduction covering the thalamocortical system architecture and function is presented, which includes a description of the states of vigilance, followed by a description of the rhythms present in the thalamocortical system during slow-wave sleep, then by a description of the mechanisms of synaptic plasticity, and finally two hypotheses about how sleep might affect the consolidation of memory are presented. Then, three studies are presented and were designed to characterize the properties of the sleep slow oscillation. In the first study (Chapter II), we showed that periods of activity (and silence) occur almost synchronously in neurons that are separated by up to 12 mm. The activity was initiated in a focal point and rapidly propagated to neighboring sites. Surprisingly, the onsets of silent states were even more synchronous than onsets of active states. The working hypothesis for the second study (Chapter III) was that active states are generated by a summation of spontaneous mediator releases. Using different recordings in both anesthetized and non-anesthetized animals, we showed that no neuronal firing occurs in the neocortex during silent states of slow-wave sleep but some synaptic activities might be observed prior to the onset of active states, which was in agreement with our hypothesis. We also showed that layer V neurons were leading the onset of active states in most of the cycles but this would be due to probabilistic reasons; these cells being equipped with the most numerous synaptic contacts among cortical neurons. We also showed that slow-wave sleep and ketamine-xylazine shares many similarities. v Having used a combination of recordings in ketamine-xylazine anesthetized and non-anesthetized animals, and because ketamine-xylazine anesthesia is extensively used as a model of slow-wave sleep, we made quantitative measurements of the differences between the two groups of recordings (Chapter IV). We found that the slow oscillation was much more rhythmic under anesthesia and it was also more coherent between distant sites as compared to recordings during slow-wave sleep. Under anesthesia, slow waves were also of larger amplitude and had a longer duration as compared to slow-wave sleep. However, spindles and gamma were also affected by the anesthesia. In the following study (Chapter V), we investigated the role of slow-wave sleep in the formation of long-term plasticity in the thalamocortical system. Using pre-thalamic stimulations of the ascending somatosensory pathway (medial lemniscus fibers) in non-anesthetized animals, we showed that evoked potential recorded in the somatosensory cortex were enhanced in a wake period following a slow-wave sleep episode as compared to the previous wake episode and this enhancement was long-lasting. We also showed that rapid eye movement sleep did not play a significant role in this enhancement of response amplitude. Using whole-cell recordings in vitro, we characterized the mechanism behind this enhancement and it was compatible with the classical form of long-term potentiation, because it required an activation of both NMDA and AMPA receptors as well as the presence of calcium in the postsynaptic neuron. The last study included in this thesis (Chapter VI) was designed to characterise a possible physiological mechanism of thalamic sensory gating occurring during sleep. Spindles are characterized by the presence of low-threshold calcium spikes and calcium plays a critical role in the synaptic transmission. Using several experimental techniques, we verified the hypothesis that these calcium spikes would cause a local depletion of calcium in the extracellular space which would impair synaptic transmission. We showed that calcium channels responsible for calcium spikes were co-localized with synapses and that indeed, local extracellular calcium depletion occurred during spontaneous or induced low-threshold calcium spike, which was sufficient to impair synaptic transmission. We conclude that slow oscillation originate at a focal point and then propagate to neighboring cortical areas being almost synchronous even in cells located up to 12 mm vi apart. Active states of this oscillation originate from a summation of spike-independent mediator releases that might occur in any cortical neurons, but happens more often in layer V pyramidal neurons simply due to probabilistic reasons. Both experiments in ketamine-xylazine anesthesia and non-anesthetized animals showed several similar properties, but also some quantitative differences. We also conclude that slow oscillation plays a critical role in the induction of long-term plasticity, which very likely contributes to memory consolidation. Spindles, another oscillation present in slow-wave sleep, contribute to the thalamic gating of information

Sleep slow oscillation and plasticity

It is well documented that sleep contributes to memory consolidation and it is also accepted that long-term synaptic plasticity plays a critical role in memory formation. The mechanisms of this sleep-dependent memory formation are unclear. Two main hypotheses are proposed. According to the first one, synapses are potentiated during wake; and during sleep they are scaled back to become available for the learning tasks in the next day. The other hypothesis is that sleep slow oscillations potentiate synapses that were depressed due to persistent activities during the previous day and that potentiation provides physiological basis for memory consolidation. The objective of this review is to group information on whether cortical synapses are up-scaled or down-scaled during sleep. We conclude that the majority of cortical synapses are up-regulated by sleep slow oscillation

Essais de lixiviations sur des bétons et des mortiers binaires contenant de la fritte de verre

Le Calsifrit est un additif cimentaire développé au début des années 2002. Il provient du traitement chimique et thermique des vieilles brasques d'aluminium. Sa composition chimique ainsi que sa structure amorphe lui confère des propriétés pouzzolaniques intéressantes. Son incorporation à des bétons et des mortiers, en substitution partielle au ciment, permet d'améliorer la rhéologie de la pâte fraîche en diminuant la demande en eau, et d'améliorer les propriétés mécaniques et la durabilité à long terme des bétons et mortiers durcis. Parmi les composantes du Calsifrit se trouve [i.e. trouvent] 2 éléments présents à des teneurs non-négligeables; le sodium et les fluorures. L'impact environnemental de l'incorporation de Calsifrit à des bétons et des mortiers doit être connu, que ce soit en usage normal ou au terme de leur vie utile, lors de la réutilisation de bétons concassés comme granulats recyclés ou de leur enfouissement. Dans cette optique, des essais de lixiviation statique, dynamique, et de diffusion ont été réalisés sur des bétons et des mortiers binaires de différents rapports E/L et à 25% et 45% de Calsifrit en substitution au ciment. Les résultats obtenus démontrent que la lixiviabilité du sodium dans les bétons et mortiers contenant 25% de Calsifrit en substitution au ciment se stabilise après 6 mois de cure, mais qu'elle continue de croître chez les bétons et mortiers contenant 45% de Calsifrit en substitution du ciment. La lixiviabilité des fluorures s'avère quant à elle très faible et les concentrations obtenues dans les lixiviats sont inférieures aux normes environnementales du ministère du développement durable, de l'environnement et des parcs du Québec. Deux mécanismes de libération du sodium dans la matrice cimentaire sont proposées [i.e. proposés], et nécessitent d'être validées [i.e. validés] dans le cadre d'un projet distinct.Le premier mécanisme propose une solubilisation progressive du sodium par la solution interstitielle.Le deuxième suggère plutôt une conséquence de la réaction pouzzolanique, qui libérerait les ions sodium emprisonnés dans la structure du Calsifrit ou qui participent à l'équilibre des charges

The institutionalization of FERPA policy : an inquiry of the implementation, communication and knowledge creation processes at a Midwest HBCU

The lack of research including HBCUs, the responsibility for institutions to interpret FERPA and the risks for loss of funding are all concerns with FERPA. Although FERPA regulations are vague, there remains the expectation of institutions to ensure practices are in agreement and compliant with the policy. The purpose of this qualitative case study was to examine the impact of FERPA on a Midwest HBCU through the perspectives of the faculty, staff and administrators. This study explored the institutionalization of FERPA with the element of analysis, to interpret how FERPA policy is communicated, implemented, learned and sustained to ensure institutional compliance. The sample consisted of six participants from a Midwest HBCU with roles in the implementation of FERPA policy at a Midwest HBCU. The information gathered from interviews was analyzed as themes emerged. The data revealed that the faculty, staff and administrators showed evidence of FERPA training, practices and barriers with the policy. Other evidence that impacted the HBCU and supported this study included experiences, institutional culture, influence, interaction with parents, understanding and consequences of FERPA. Details of the analysis, results, conclusions and implications are discussed.Includes bibliographical references (pages 128-131)

The impetus of COVID-19 in transforming nursing education through informatics

Background: National nursing organizations worldwide have called for the inclusion of digital tools in nursing curricula to prepare future nurses to use digital tools in their professional practice. Objective: This study explored the experiences of nursing faculty with respect to integrating digital tools in their teaching to support undergraduate student learning during the COVID-19 pandemic. Method: This study was a focused ethnography featuring semi-structured interviews, field notes, and artifacts. Data were analyzed concurrently with data collection, using thematic analysis. A total of 21 participants from nine undergraduate nursing programs in Western Canada were interviewed as part of a larger study. This paper focuses on the 12 participants who were interviewed during the COVID-19 pandemic. Results: This paper discusses four themes related to faculty experiences using digital tools to support student learning during the COVID-19 pandemic: (1) the pandemic, (2) enablers, (3) challenges, and (4) learners. Faculty quickly transitioned from in-person to remote and virtual teaching, changing how they engaged with digital tools. Faculty were responsive and collectively rose to the challenges they faced, which suggests their agility and willingness to embrace informatics. Conclusion: The pandemic created an impetus for nursing faculty to utilize more digital tools to sustain the continuity of education. Further support and resources are needed to increase faculty informatics capacity in a more systematic way. Résumé Contexte : Les organisations nationales de sciences infirmières du monde entier ont appelé à l’inclusion d’outils numériques dans les programmes de sciences infirmières afin de préparer les futur(e)s infirmières et infirmiers à utiliser ces outils dans leur pratique professionnelle. Objectif : Cette étude a exploré les expériences de membres du corps professoral en sciences infirmières en ce qui concerne l’intégration d’outils numériques dans leur enseignement pour soutenir l’apprentissage des étudiantes et étudiants de premier cycle pendant la pandémie de COVID-19. Méthode : Cette étude était une ethnographie ciblée comprenant des entrevues semi-structurées, des notes sur le terrain et des artéfacts. Les données ont été analysées simultanément à la collecte, à l’aide d’une analyse thématique. Au total, 21 participantes de 9 programmes de premier cycle en sciences infirmières de l’Ouest canadien ont été interviewées dans le cadre d’une étude plus vaste. Cet article se concentre sur les 12 participantes qui ont été interviewées pendant la pandémie de COVID-19. Résultats : Cet article aborde quatre thèmes liés aux expériences des membres du corps professoral utilisant des outils numériques pour soutenir l’apprentissage des étudiantes pendant la pandémie de COVID-19 : (1) la pandémie, (2) les catalyseurs, (3) les défis et (4) les apprenantes. Les membres du corps professoral sont rapidement passées de l’enseignement en personne à l’enseignement à distance et virtuel, modifiant ainsi leur utilisation des outils numériques. Les membres du corps professoral ont été réactifs et ont collectivement relevé les défis auxquels elles étaient confrontées, ce qui suggère leur agilité et leur volonté d’adopter l’informatique. Conclusion : La pandémie a incité les membres du corps professoral en sciences infirmières à utiliser davantage d’outils numériques pour maintenir la continuité de la formation. Un soutien et des ressources supplémentaires sont nécessaires pour accroître la capacité informatique du corps professoral de manière plus systématique

Analysis of the Impacts of Changes in Streamflow and of Restoration on the Morphological Evolution of the Matambin River Channel in the St. Lawrence Lowlands (Quebec, Canada)

Although many plots of land that were once farmed have been reforested in the St Lawrence Lowlands of Quebec since the 1950s, no study has yet looked at the morphological impacts of this land‐use change. To address this, we analyzed the evolution of the Matambin River (99 km2) channel width and sinuosity using diachronic analysis of air photographs taken between 1935 and 2008. Results of this analysis show a roughly 21% decrease in mean channel bankfull width from 1935 to 1964. This time interval was characterized by a low frequency of strong flood flows in the region and a roughly 32% increase in the forested land area, the reforestation having started in the 1950s. After 1964, a trend of increasing mean channel bankfull width is observed. This increase is associated with the increase in frequency of strong flood flows in the region and a decrease in the amount of suspended sediments produced by soil erosion following the increase in forest cover in the watershed. In contrast, channel sinuosity did not change much over the period from 1935 to 2008

L’impact des facteurs ESG et des régimes légaux sur les transactions de fusion et acquisition

L’objectif de cette étude consiste à étendre la littérature sur l’effet valeur des critères ESG au contexte du marché international pour le contrôle des firmes. La littérature s’intéressant à ce sujet est limitée, elle offre ainsi un vaste potentiel exploratoire. Il s’agit de tenter de comprendre comment les investisseurs du côté de la cible et de l’acquéreur réagissent à l’annonce d’une transaction de fusion ou acquisition imminente en fonction des cotes ESG de part et d’autre. L’effet total de la performance ESG dans son ensemble est moins clair. Les fusions et acquisitions étant un événement corporatif majeur pour une firme, la variation de prix qui en suit l’annonce regorge d’information sur la valeur intrinsèque de la firme et sur la perception du marché quant à son potentiel. Chaque transaction portant sur le contrôle des firmes est une opportunité de vérifier si les investisseurs voient l’aspect ESG de la firme comme une dépense ou un investissement, soit comme destructeur ou créateur de valeur