Validation de l’imagerie intravasculaire par tomographie par cohérence optique sérielle et microscopie confocale en fluorescence

Les récentes avancées dans le domaine de la biophotonique offrent de nouveaux outils prometteurs dans le champ de l'histologie, plus précisément dans l'étude des maladies cardiovasculaires. En effet, la combinaison de différentes techniques d'imagerie, comme l’ultrasonographie intravasculaire (IVUS), la spectroscopie proche infra-rouge (NIRS), la tomographie par cohérence optique (OCT) et l’imagerie moléculaire par fluorescence (NIRF) offrent tous des avantages qui permettent d'améliorer les diagnostics autant en recherche fondamentale que dans le domaine de la santé clinique. Dans les études ex vivo, l'histologie conventionnelle demeure à ce jour le ''gold standard'' de mesure de géométrie et de composition moléculaire de plaques d'athérosclérose. Cependant, certains problèmes liés à l'histologie rendent cette méthode imparfaite. En effet, même si cette dernière offre beaucoup d'information sur la composition moléculaire des tissus étudiés, le sous-échantillonnage de l'organe fait en sorte que beaucoup d'information par rapport à la localisation de la tranche est perdue. Plus précisément, dans le domaine de la cardiologie, il est d'un grand intérêt d'obtenir des outils de diagnostic permettant de cibler et de localiser avec précision les plaques d'athéroscléroses vulnérables, à risque de se rupturer et de causer des syndromes coronaires aigus (ACV, infarctus du myocarde). Le document suivant présente une méthode permettant de colocaliser les plaques d'athérosclérose imagées in vivo avec un cathéter multimode développé par le Laboratoire d'Imagerie Optique Moléculaire (LIOM) et avec un microscope à double modalité (OCT, microscope confocal en fluorescence). La méthode a été testée sur 5 lapins New Zealand White maintenu sur une diète riche en cholestérol pendant 14 semaines. Différents lits vasculaires ont ensuite été imagés à l'aide d'un cathéter IVUS/NIRF. Un marqueur fluorophore lié à une molécule d'adhésion (Inter Cellular Adhesion Molecule-1, ou ICAM-1) était injecté au site imagé afin d'obtenir un signal en fluorescence provenant de plaques athérosclérotiques. Les animaux ont ensuite été sacrifiés et les lits vasculaires ont été conservés pour être imagés avec notre microscope OCT/confocal en fluorescence. Le microscope était combiné à un vibratome lié à une lame de rasoir et de moteurs de précision micrométrique, permettant de trancher très finement l'échantillon et d'imager successivement et automatiquement chaque tranche. Cela nous permettait, à l'aide d'algorithmes développés en Python, d'obtenir une reconstruction entière de l'artère, et par le fait même de localiser avec précision les plaques athérosclérotiques. Les expériences ont aussi montré qu'il est possible de récupérer les tranches après l'acquisition de données et de les analyser en histologie conventionnelle, ce qui permet de valider les résultats obtenus in et ex vivo. Bien qu'il s’agisse d'une étude préliminaire, l'étude s'est avéré être une preuve de concept valide, permettant de démontrer la faisabilité de la méthode. Mon projet s’inscrit dans une étude plus large menée sur des lapins et des porcs diabétiques conjointement par l’Institut de Cardiologie de Montréal (ICM) et Polytechnique Montréal qui cible les plaques vulnérables. L’étude globale vise à développer des méthodes invasives d’imagerie par cathétérisme pour la caractérisation de la vulnérabilité des plaques d’athérosclérose en combinant plusieurs modalités in vivo, incluant l’ultrasonographie intravasculaire (IVUS), l’histologie virtuelle (VH), la spectroscopie par proche infra-rouge (NIRS), la tomographie par cohérence optique (OCT) et l’imagerie moléculaire par fluorescence (NIRF) (cette dernière ciblant une molécule d’adhésion cellulaire (ICAM-1) et les monomères de collagène); la validation des résultats est obtenue par histologie massive en imagerie 3-D puis par histologie conventionnelle avec immunohistochimie. Le cathéter multimodalités mis au point par notre équipe permet d’ailleurs la collecte des images IVUS et NIRF. Plus précisément, mon projet de maîtrise portait sur le développement d'une méthode permettant de colocaliser les plaques d'athérosclérose entre les données dans les données acquises avec le cathéter et avec un microscope à double modalité (OCT, microscope confocal en fluorescence). Les deux microscopes combinés permettent de simultanément obtenir une carte anatomique des vaisseaux (OCT) et d'obtenir un signal en fluorescence provenant de la plaque d'athérosclérose (confocal). En raison des longueurs d'ondes beaucoup plus courtes utilisées (proche infrarouge), l'OCT offre une résolution latérale supérieure que l'IVUS, et son aspect interférométrique permet d'imager en trois dimensions. L’OCT offre aussi une meilleure résolution axiale grâce à sa courte longueur de cohérence. Cependant, puisque le proche infrarouge est beaucoup diffusé dans les tissus vivants, l'OCT n'a pas eu très grande longueur de pénétration. Pour remédier à cela, un sectionnement automatique du segment vasculaire d’intérêt effectué à l’aide d’une lame tranchante liée à un vibratome, ce qui nous permettait d'imager le segment de vaisseau entier en recollant par ordinateur des tranches minces (200um) imagées successivement. Le mémoire suivant présente la méthode que nous avons mise au point ainsi que la publication qui en a résulté, soit un article dans le International journal of Molecular Biology.----------ABSTRACT Recent advances in biophotonics are offering new tools in the field of histology. Imaging techniques such as Optical Coherence Tomography (OCT), intravascular ultrasound (IVUS), nearinfrared spectroscopy (NIRS), near-infrared fluorescence imaging (NIRF) and their combination all have advantages that can lead to more precise diagnostics, both in fundamental research and in clinical sciences. In the field of cardiology, conventional histology remains as of today the gold standard for measuring atherosclerotic plaque geometry and molecular composition. However, conventional histology does have its shortcomings. For instance, even if histology gives plenty of information of tissue molecular composition, it requires the experimenter to significantly downsample the studies organ, thus losing information on tissue localization. This manuscript describes a novel approach developed by our laboratory, Laboratoire d'Imagerie Optique Moléculaire (LIOM), that allows us to colocalize atherosclerotic plaques imaged in vivo with a multimodal catheter (IVUS, NIRF) with a double-modality (OCT, confocal fluorescence microscopy). The method was tested on 5 New Zealand White rabbits subjected to a cholesterolrich diet for 14 weeks. Pullbacks were performed with the catheter on different vascular beds in the rabbit aortas. A fluorophore bound to an adhesion molecule (Inter Cellular Adhesion Molecule- 1, or ICAM-1) was injected in the bloodstream before pullbacks, offering a source of signal for the fluorescence imaging. Vascular beds were then salvaged after sacrifices, embedded in agarose gels and imaged in the OCT/confocal microscope built by our team. A vibratome attached to a razorblade and micrometer-precise motor were used to cut thin slices automatically, allowing to image each slice one after the other. Custom algorithms written in Python allowed to stitch all the slices, in order to obtain a 3D view of the whole segment (massive 3D histology). The slices could also be saved for conventional histology after the procedure. This allowed us to validate measurements done with the catheter and the microscope

Handwriting in Children and Adults With Down Syndrome: Developmental Delay or Specific Features?

International audienceWhile there is a long history and tradition of behavioral research on basic motor skills in Down syndrome (DS), there has been only limited research on handwriting ability. We analyzed the spatiotemporal features of handwriting produced by children and adults with DS (n = 24), and compared their productions with those of comparison groups matched for developmental (n = 24) or chronological (n = 24) age. Results indicated that the participants with DS performed an alphabet letter-writing task just as efficiently as the children of the same developmental age, in terms of the length, duration and speed of their handwriting, and the number and duration of their pauses. Our study highlights a substantial delay in the stages of writing acquisition

Does the creation of a boreal hydroelectric reservoir result in a net change in evaporation?

AbstractEstimates of water consumption from hydroelectricity production are hampered by a lack of common methodological approaches. Studies typically use gross evaporation estimates which do not take into account the evaporative water loss from the pre-flooded ecosystems that would occur without the presence of a reservoir. We evaluate the net change in evaporation following the creation of a hydroelectric reservoir located in the Canadian boreal region. We use a direct measurement technique (eddy covariance) over four different ecosystems to evaluate the pre- and post-flood landscape water flux over a five-year period. The net effect of reservoir creation was to increase evaporation over that of the pre-flooded ecosystem. This change was dependent both on management and differences in the timing of the evaporation with nighttime and autumn contributing strongly to the reservoir evaporation. Managed reduction of water level, and thus the evaporating area, reduced the evaporation

Validating intravascular imaging with serial optical coherence tomography and confocal fluorescence microscopy

Atherosclerotic cardiovascular diseases are characterized by the formation of a plaque in the arterial wall. Intravascular ultrasound (IVUS) provides high-resolution images allowing delineation of atherosclerotic plaques. When combined with near infrared fluorescence (NIRF), the plaque can also be studied at a molecular level with a large variety of biomarkers. In this work, we present a system enabling automated volumetric histology imaging of excised aortas that can spatially correlate results with combined IVUS/NIRF imaging of lipid-rich atheroma in cholesterol-fed rabbits. Pullbacks in the rabbit aortas were performed with a dual modality IVUS/NIRF catheter developed by our group. Ex vivo three-dimensional (3D) histology was performed combining optical coherence tomography (OCT) and confocal fluorescence microscopy, providing high-resolution anatomical and molecular information, respectively, to validate in vivo findings. The microscope was combined with a serial slicer allowing for the imaging of the whole vessel automatically. Colocalization of in vivo and ex vivo results is demonstrated. Slices can then be recovered to be tested in conventional histology

Validating Intravascular Imaging with Serial Optical Coherence Tomography and Confocal Fluorescence Microscopy

Atherosclerotic cardiovascular diseases are characterized by the formation of a plaque in the arterial wall. Intravascular ultrasound (IVUS) provides high-resolution images allowing delineation of atherosclerotic plaques. When combined with near infrared fluorescence (NIRF), the plaque can also be studied at a molecular level with a large variety of biomarkers. In this work, we present a system enabling automated volumetric histology imaging of excised aortas that can spatially correlate results with combined IVUS/NIRF imaging of lipid-rich atheroma in cholesterol-fed rabbits. Pullbacks in the rabbit aortas were performed with a dual modality IVUS/NIRF catheter developed by our group. Ex vivo three-dimensional (3D) histology was performed combining optical coherence tomography (OCT) and confocal fluorescence microscopy, providing high-resolution anatomical and molecular information, respectively, to validate in vivo findings. The microscope was combined with a serial slicer allowing for the imaging of the whole vessel automatically. Colocalization of in vivo and ex vivo results is demonstrated. Slices can then be recovered to be tested in conventional histology

La révision des programmes et leur impact sur la formation et le rôle des enseignants au Québec de 1861 à nos jours

Les auteurs cherchent à situer dans une perspective historique les diverses transformations subies par les programmes des écoles primaires publiques québécoises et à souligner l’influence que ceux-ci ont exercée sur les programmes de formation des maîtres entre 1861 et nos jours. Il a été possible de dégager, par la présentation d’une série de traits de compétence, les métamorphoses du rôle, des savoirs (savoir, savoir-faire, savoir-être) et de la formation des enseignants québécois. Trois grandes périodes semblent caractériser l’évolution du rôle et de la formation des enseignants, soit de 1861 à 1968, de 1969 à 1978 et de 1979 à nos jours.The authors try to relate from a historical point of view the transformations that were made to the curricula of Quebec's public primary scbools and to underline the influence those transformations had on the different education faculties between 1861 and nowadays. Through the presentation of a serie of competence traits, the authors identify changes in the educator's role, in his culture and abilities and in his training or education. The whole evolution can be separated in three great periods, being from 1861 to 1968, 1969 to 1978 and 1979 to nowadays

Regulation of cel genes of C. cellulolyticum: identification of GlyR2, a transcriptional regulator regulating cel5D gene expression

Transcription and expression regulation of some individual cel genes (cel5A, cel5I, cel5D and cel44O) of Clostridium cellulolyticum were investigated. Unlike the cip-cel operon, these genes are transcribed as monocistronic units of transcription, except cel5D. The location of the transcription initiation sites was determined using RT-PCR and the mRNA 5′-end extremities were detected using primer extension experiments. Similarly to the cip-cel operon, cel5A and cel5I expressions are regulated by a carbon catabolite repression mechanism, whereas cel44O and cel5D expressions do not seem to be submitted to this regulation. The role of the putative transcriptional regulator GlyR2 in the regulation of cel5D expression was investigated. The recombinant protein GlyR2 was produced and was shown to bind in vitro to the cel5D and glyR2 promoter regions, suggesting that besides regulating its own expression, GlyR2 may regulate cel5D expression. To test this hypothesis in vivo, an insertional glyR2 mutant was generated and the effect of this disruption on cel5D expression was evaluated. Levels of cel5D mRNAs in the mutant were 16 fold lower than that of the wild-type strain suggesting that GlyR2 acts as an activator of cel5D expression

Optimizing the measurement of mitochondrial protein synthesis in human skeletal muscle

The measurement of mitochondrial protein synthesis after food ingestion, contractile activity, and/or disease is often used to provide insight into skeletal muscle adaptations that occur in the longer term. Studies have shown that protein ingestion stimulates mitochondrial protein synthesis in human skeletal muscle. Minor differences in the stimulation of mitochondrial protein synthesis occur after a single bout of resistance or endurance exercise. There appear to be no measurable differences in mitochondrial protein synthesis between critically ill patients and aged-matched controls. However, the mitochondrial protein synthetic response is reduced at a more advanced age. In this paper, we discuss the challenges involved in the measurement of human skeletal muscle mitochondrial protein synthesis rates based on stable isotope amino acid tracer methods. Practical guidelines are discussed to improve the reliability of the measurement of mitochondrial protein synthesis rates. The value of the measurement of mitochondrial protein synthesis after a single meal or exercise bout on the prediction of the longer term skeletal muscle mass and performance outcomes in both the healthy and disease populations requires more work, but we emphasize that the measurements need to be reliable to be of any value to the field