Study of cellular and molecular dysfunction of mitochondrial MELAS syndrom

Chaque mitochondrie contient son propre génome en de multiples copies d’ADN. Les mutations de l'ADN mitochondriales (ADNmt) sont responsables de sévères dysfonctions de la chaîne respiratoire. Le ratio entre la proportion de copies sauvages et mutantes, qualifiée d'hétéroplasmie, détermine la sévérité de la pathologie. Une des mutations les plus répandues de l'ADNmt est la mutation m.3243A>G, affectant l'ARN de transfert de la leucine. Ce variant est à l'origine du syndrome mitochondrial MELAS. Il n’existe à l’heure actuelle aucun traitement curatif pour ce syndrome. Nous avons développé une série de cybrides neuronaux porteurs de la mutation m.3243A>G a différents taux d’hétéroplasmie. Nous avons mis en évidence que de fort taux de mutations sont responsables de sévères dysfonctions de la chaîne respiratoire, d’un défaut d’assemblage précoce du complexe I ainsi qu’une réduction du renouvellement mitochondrial. Différentes stratégies métaboliques ont été employées pour compenser ces déficits. L’exposition des cellules a une restriction glucidique ou à la diète cétogène associant réduction glucidique et ajout de corps cétoniques, améliore significativement les fonctions mitochondriales après 4 semaines. Ces effets passent notamment par une restauration de l’assemblage et de l’activité du complexe I médiée ces interventions métaboliques. Par ailleurs, l’administration de la diète cétogène à un patient atteint du syndrome MELAS a déjà montré des résultats encourageants. De telles approches pourraient alors, constituées des stratégies thérapeutiques futures dans le traitement du syndrome MELAS et des maladies mitochondriales.Each mitochondrion contains its own genome in multiple copies. Mitochondrial DNA (mtDNA) mutations are responsible for respiratory chain defects. The ratio of mutant to normal mtDNA, a condition known as heteroplasmy, may determine the disease severity. The m.3243A>G mutation, which affects the leucine tRNA, is one of the most common mtDNA mutation. This variant is responsible for the MELAS syndrome, a neurodegenerative disease, characterized by pseudostrokes. Unfortunately there are no curative treatments for MELAS syndrome. We have developed series of cybrid neuronal cells lines carrying the m.3243A>G mutation with different mutant loads, within the same nuclear background. High mutation load is associated to severe respiratory chain dysfunction, an early complex I assembly defect and a mitochondrial turn-over deficit. Different strategies were used to compensate the defects in the mutant cells. Cell exposure to low glucose or ketogenic diet, combining glucose reduction and the addition of ketone bodies, greatly improves mitochondrial functions after 4 weeks. Those effects are linked to a significant increase of complex I assembly and activity mediated by those metabolic interventions. In addition, a MELAS patient treated with ketogenic diet showed significant clinical improvement. Thus, metabolic approaches may constitute promising therapeutic strategies against MELAS syndrome and mitochondrial disorders

Ex vivo assessment of an ultrasound-guided injection technique of the lumbosacral disc in the horse

OBJECTIVES : The aim of this study was to describe an ultrasound-guided injection technique of the lumbosacral disc in horses through the cranial vertebral notch of the sacrum and to evaluate both accuracy and potential complications of the technique on equine cadavers. MATERIALS AND METHODS : Twenty-four injections of the lumbosacral area were performed on 12 equine cadavers shortly after euthanasia under ultrasound guidance with the horse in recumbency using two different dyes (one colour for each side). The lumbosacral area was dissected in each horse and the accuracy of the technique, as well as its potential complications, was evaluated detecting the dyes and the structures that have been coloured. RESULTS : The lumbosacral area was correctly reached in only 11/24 injections. However, this technique allowed a lumbosacral peridiscal injection in 7/12 horses. The main difficulty was reaching the ventral opening of the L6-S1 intervertebral foramen that is partially hidden by the iliac wing on ultrasound. Puncture of the vertebral canal has been observed in 11/24 cases. The L6 spinal nerve roots emerging through the intervertebral foramen could potentially be damaged when inserting the needle. CLINICAL SIGNIFICANCE : The described ultrasound-guided technique allows peridiscal injection in the lumbosacral space in less than 60% of cases with potential sciatic nerve damage. Further investigations are warranted before using this technique in clinical practice in horses suffering from lumbosacral lesions.https://www.thieme.com/books-main/veterinary-medicine/product/4728-veterinary-and-comparative-orthopaedics-and-traumatologypm2020Companion Animal Clinical Studie

Anévrisme tectonique ? Modélisation numérique couplée des interactions entre érosion et tectonique au sein des syntaxes himalayennes

National audienceEn contexte orogénique, la dynamique des reliefs résulte de la compétition constante entre l'activité tectonique et l'érosion. L'érosion de la surface d'un orogène peut aussi impacter les processus tectoniques, par le biais des déplacements de masse qu'elle engendre et ainsi modifier l'état des contraintes. Le massif du Nanga Parbat-Haramosh (NPHM), situé dans la syntaxe Ouest Himalayenne et culminant à plus de 8000 m (avec des reliefs locaux proches de 7000 m), en est un exemple frappant. Dans le cas du NPHM, le fleuve Indus incise le massif, avec des taux d'érosion moyen de 4 à 5 mm/an, enlevant alors une grande quantité de matière pouvant induire une modification significative de l'état des contraintes tectoniques, une remontée rapide de la croûte continentale et du manteau sous-jacent, induisant des taux de surrection élevés. Ces rétroactions, qui permettraient d'expliquer l'anomalie du relief du NPHM, ont été décrites à travers le modèle de l'anévrisme tectonique (Zeitler, 2001). Mais ce modèle conceptuel n'a pour l'instant pas été confronté à une validation par une approche de modélisation numérique. L'objectif de notre étude est donc de revisiter ce modèle de l'anévrisme tectonique en utilisant le modèle numérique thermomécanique MDOODZ en 2D possédant une surface libre et permettant de prendre en compte la rhéologie visco-élasto-plastique des roches. Les simulations réalisées, de dimensions 150x500 km, intègrent une croûte continentale et un manteau lithosphérique, et sont forcées par l'incision d'une vallée de largeur variant entre 500 m et 5 km, l'incision se produisant à une vitesse allant de 0,3 à 30 mm/an. A l'aide de ces modèles, nous montrons comment l'incision d'une rivière peut induire la formation en 10 Ma d'un relief anormalement élevé, comme dans le cas du NPHM. Nous montrons également que l'évolution de la quantité de relief est contrôlée par le volume de roche incisé dans le modèle, en l'absence de raccourcissement tectonique. Par ailleurs, nous testons aussi le rôle du taux de raccourcissement tectonique sur la dynamique de ces modèles. Cette étude permet donc, pour la première fois, une modélisation de l'anévrisme tectonique et permet d'identifier les paramètres physiques contrôlant sa mise en place.

Anévrisme tectonique ? Modélisation numérique couplée des interactions entre érosion et tectonique au sein des syntaxes himalayennes

National audienceEn contexte orogénique, la dynamique des reliefs résulte de la compétition constante entre l'activité tectonique et l'érosion. L'érosion de la surface d'un orogène peut aussi impacter les processus tectoniques, par le biais des déplacements de masse qu'elle engendre et ainsi modifier l'état des contraintes. Le massif du Nanga Parbat-Haramosh (NPHM), situé dans la syntaxe Ouest Himalayenne et culminant à plus de 8000 m (avec des reliefs locaux proches de 7000 m), en est un exemple frappant. Dans le cas du NPHM, le fleuve Indus incise le massif, avec des taux d'érosion moyen de 4 à 5 mm/an, enlevant alors une grande quantité de matière pouvant induire une modification significative de l'état des contraintes tectoniques, une remontée rapide de la croûte continentale et du manteau sous-jacent, induisant des taux de surrection élevés. Ces rétroactions, qui permettraient d'expliquer l'anomalie du relief du NPHM, ont été décrites à travers le modèle de l'anévrisme tectonique (Zeitler, 2001). Mais ce modèle conceptuel n'a pour l'instant pas été confronté à une validation par une approche de modélisation numérique. L'objectif de notre étude est donc de revisiter ce modèle de l'anévrisme tectonique en utilisant le modèle numérique thermomécanique MDOODZ en 2D possédant une surface libre et permettant de prendre en compte la rhéologie visco-élasto-plastique des roches. Les simulations réalisées, de dimensions 150x500 km, intègrent une croûte continentale et un manteau lithosphérique, et sont forcées par l'incision d'une vallée de largeur variant entre 500 m et 5 km, l'incision se produisant à une vitesse allant de 0,3 à 30 mm/an. A l'aide de ces modèles, nous montrons comment l'incision d'une rivière peut induire la formation en 10 Ma d'un relief anormalement élevé, comme dans le cas du NPHM. Nous montrons également que l'évolution de la quantité de relief est contrôlée par le volume de roche incisé dans le modèle, en l'absence de raccourcissement tectonique. Par ailleurs, nous testons aussi le rôle du taux de raccourcissement tectonique sur la dynamique de ces modèles. Cette étude permet donc, pour la première fois, une modélisation de l'anévrisme tectonique et permet d'identifier les paramètres physiques contrôlant sa mise en place.

Infiltration of nickel and copper catalysts into a GDC backbone assisted by supercritical CO2 for efficient SOFC anodes

International audienceThis study describes an original method developed for the shaping of composite solid oxide fuel cell (SOFC) anodes including either nickel or copper as metal. They are prepared by catalyst (nickel or copper nitrates) infiltration into a porous GDC (Ce0.9Gd0.1O1.95) skeleton. The infiltration by the classical way is compared to the original infiltration by the supercritical way. Therefore, this article details the difference between these two kinds of infiltration and will explain how the infiltration using supercritical CO2 can finally lead to improving the electrochemical performances of the corresponding cells

Étude systématique de l'effet de la traction du manteau sur la dynamique des zones de subduction et la déformation de la plaque supérieure

National audienceLe long des frontières de plaques en subduction, le rôle joué par la traction du manteau sur le déplacement et la déformation des plaques reste encore aujourd'hui peu compris. Dans cette étude, nous présentons une série de 11 modèles analogiques de subduction en 3D, réalisés à l'échelle du manteau supérieur et incluant une plaque supérieure. Dans ces modèles, nous contrôlons la traction exercée par le manteau à la base des plaques en imposant un flux mantellique unidirectionnel horizontal et perpendiculaire à la fosse. Nous faisons varier systématiquement la direction et la vitesse de ce flux entre 0 et 10 cm/an et nous quantifions son impact sur la déformation horizontale et verticale de la plaque supérieure, la vitesse des plaques, et la géométrie du slab. Nous montrons que lorsque la vitesse du flux est inférieure à 5 cm/an, le slab tend à se translater plutôt qu'à se déformer, entrainant des différences de géométries limitées entre les modèles. Nous montrons également que vitesse des plaques et taux de déformation de la plaque supérieure sont corrélés linéairement à la vitesse du flux mantellique et à la force de traction exercée par le manteau. Nous observons un régime de déformation neutre pour des vitesses de flux de l'ordre de 1.7 cm/an et un régime de déformation en raccourcissement pour des vitesses supérieures. Les taux de déformation sont trois fois plus importants lorsque le flux est dirigé vers la plaque chevauchante, allant jusqu'à des valeurs moyennes de 0.44 x 10-15 s-1 pour une vitesse de 10 cm/an. Cette étude montre que la force de traction du manteau peut exercer des contrôles de premier ordre sur la dynamique des zones de subduction et la tectonique associée.

Étude systématique de l'effet de la traction du manteau sur la dynamique des zones de subduction et la déformation de la plaque supérieure

National audienceLe long des frontières de plaques en subduction, le rôle joué par la traction du manteau sur le déplacement et la déformation des plaques reste encore aujourd'hui peu compris. Dans cette étude, nous présentons une série de 11 modèles analogiques de subduction en 3D, réalisés à l'échelle du manteau supérieur et incluant une plaque supérieure. Dans ces modèles, nous contrôlons la traction exercée par le manteau à la base des plaques en imposant un flux mantellique unidirectionnel horizontal et perpendiculaire à la fosse. Nous faisons varier systématiquement la direction et la vitesse de ce flux entre 0 et 10 cm/an et nous quantifions son impact sur la déformation horizontale et verticale de la plaque supérieure, la vitesse des plaques, et la géométrie du slab. Nous montrons que lorsque la vitesse du flux est inférieure à 5 cm/an, le slab tend à se translater plutôt qu'à se déformer, entrainant des différences de géométries limitées entre les modèles. Nous montrons également que vitesse des plaques et taux de déformation de la plaque supérieure sont corrélés linéairement à la vitesse du flux mantellique et à la force de traction exercée par le manteau. Nous observons un régime de déformation neutre pour des vitesses de flux de l'ordre de 1.7 cm/an et un régime de déformation en raccourcissement pour des vitesses supérieures. Les taux de déformation sont trois fois plus importants lorsque le flux est dirigé vers la plaque chevauchante, allant jusqu'à des valeurs moyennes de 0.44 x 10-15 s-1 pour une vitesse de 10 cm/an. Cette étude montre que la force de traction du manteau peut exercer des contrôles de premier ordre sur la dynamique des zones de subduction et la tectonique associée.

Role of Mantle Drag on the Tectonics of Subduction Zones: Insights From Laboratory Models

International audienceAlong convergent boundaries, the role played by mantle drag remains poorly understood despite its potential impact on subduction dynamics and in turn on the deformation regime of the overriding plate. In this study, we present 11 three‐dimensional analog models of subduction including an overriding plate, in which mantle drag at the base of the lower or upper plate results from an imposed unidirectional horizontal mantle flow perpendicular to the trench, and in which the plate opposite to the flow is fixed. We varied the direction and the velocity of the imposed horizontal mantle flow between 0 and 10 cm/yr to quantify its impact on horizontal and vertical upper plate deformation, velocities of plates and subduction, and slab geometry. In our experiments, we show that a mantle flow lower than 5 cm/yr tends to laterally translate the slab rather than to generate internal deformation, resulting in limited differences in slab geometries between models. We also show that plate velocity correlates linearly with the imposed mantle flow velocity and associated mantle drag. The upper plate most often deforms by trench‐orthogonal shortening, with shortening rates increasing linearly with mantle flow. Shortening rates are higher when mantle flow is directed toward the fixed upper plate and when the slab has not yet reached the upper‐lower mantle discontinuity. Minimum trench‐orthogonal shortening rates of 2.5 × 10 −15 s −1 are required to thicken upper plates. This study suggests that mantle drag can exert first‐order controls on the dynamics of subduction zones and associated tectonics

Upper-plate shortening and Andean-type mountain-building in the context of mantle-driven oceanic subduction

International audienceTo explore the conditions that lead to mountain-building in the case of an oceanic subduction, we conduct analog experiments (with silicon putty upper and lower plates, glucose syrup upper mantle) where subduction is driven by slab pull but also by an underlying mantle flow. Here, plate displacement is not imposed as in most models, but is controlled by the overall balance of forces in the system. We simulate three scenarios: no mantle flow (slab-pull driven subduction), mantle flow directed toward the subducting plate, and mantle flow directed toward the overriding plate. In the case of this latter scenario, we also test the influence of pre-existing rheological contrasts in the upper plate to best reproduce natural cases where inheritance is common. Our experiments show that when plate convergence is also driven by a background mantle flow, the continental plate deforms with significant trench-orthogonal shortening (up to 30% after 60 Myr), generally associated with thickening. We further identify that upper plate shortening and thickening is best promoted when the mantle flow is directed toward the fixed overriding continental plate. The strength of the upper plate is also a key factor controlling the amount and rates of accommodated shortening. Deformation rates increase linearly with decreasing bulk strength of the upper plate, and deformation is mostly localized where viscosity and strength are lower. When compared to the particular natural case of the Andes, our experiments provide key insights into the geodynamic conditions that lead to the building of this Cordilleran orogen since the Late Cretaceous - Early Cenozoic