Le stress gastro-intestinal représente une condition physiologique cruciale rencontrée par les bactéries probiotiques durant le transit digestif. En effet, ces bactéries ingérées doivent survivre et exprimer leurs fonctions métaboliques spécifiques sous les conditions acides dans l'estomac, et en présence de bile dans l'intestin. Dans le cadre de ce projet de maîtrise, nous proposons d'étudier l'effet d'un stress gastro-intestinal sur la capacité de certaines souches de bactéries lactiques et probiotiques à produire leur bactériocines. Deux souches commerciales à savoir Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis UL719 et Pediococcus diacetilactici UL5, et une souche récemment isolée et caractérisée à partir de fèces de nouveaux- nés à savoir Bifidobacterium thermophilum RBL67, souches productrices de la nisine Z, de pediocine PA-1 et de composés anû-Listeria, ont été utilisées respectivement. Dans un premier temps, l'effet du pH acide (pH 2.0), de la bile (0.3%) de même que leur combinaison (acide/bile) sur la capacité de ces souches à produire leurs substances inhibitrices ont été testées dans un milieu simulant le suc gastrique et intestinal. Deuxièmement et afin de confirmer la capacité de Lac. diacetylactis et de B. thermophilum à survivre et à produire des bactériocines durant le stress gastro-intestinal, les résultats obtenus ont été confirmés en utilisant un simulateur dynamique in vitro du tube digestif (modèle TIM-1). Les deux souches ont montré une résistance à l'acide gastrique. Cependant, leur survie a été réduite dans le duodénum due à la présence de bile. Lac. diacetylactis UL719 était beaucoup plus tolérante à la bile que B. thermophilum RBL67. Des colonies dans chaque compartiment ont été isolées afin d'évaluer l'impact du stress gastro-intestinal sur la capacité des souches testées à produire des acides organiques et des bactériocines. Les résultats ont indiqué que le passage sur le modèle gastro-intestinal et l'exposition à différentes conditions de stress n'ont pas affecté la production d'acides organiques et de bactériocines par les deux souches testées.

Rotavirus infection causes severe gastroenteritis, affecting all children under the age of five regardless of hygiene or water quality. The currently licensed vaccines succeeded in reducing diarrhoea worldwide, but they still have shortcomings, especially the efficacy of the vaccines in developing countries. One of the main reasons for this can be due to the difference in strains, since the strains used to develop the currently licensed vaccines (RotaTeq and Rotarix) were selected from strains circulating in the developed world (G1, G2, G3 and G4), while the main strains present in Africa (G8, G9 and G12) were not included. A second shortcoming of the currently licensed vaccines is the cost of these vaccines. The vaccines are very expensive and most developing countries cannot afford the vaccines as well as the fact that the manufacturing companies cannot produce enough vaccines for all the countries. An attractive alternative to the currently licensed rotavirus vaccines is the non-live vaccine candidate, virus-like particles, which can provide a possible cheaper, safer and efficacious alternative or complement the currently licensed vaccines. Therefore, in this study a South African G9P[6] rotavirus strain, RVA/Humanwt/ ZAF/GR10924/1999/G9P[6], was used to determine whether or not co-expression of the structural proteins VP2 (genome segment 2) and VP6 (genome segment 6) was possible in bacteria and yeast. The South African GR10924 G9P[6] neonatal strain was previously obtained from a stool sample and the nucleotide consensus sequence was determined for both genome segment 2 (VP2) and genome segment 6 (VP6). Bacterial codon optimised coding regions or open reading frames were used in this study. The open reading frames (ORFs) of the genome segments encoding, VP2 and VP6, were cloned into the expression vector pETDuet-1, which allows for the simultaneous expression of two genes in bacteria. The ORF of genome segment 6 was purchased from GeneScript and the ORF of genome segment 2 was obtained from Dr AC Potgieter (Deltamune (Pty) Ltd R&D, South Africa). Compatible restriction enzyme sites were used to sub-clone the ORF of the bacterial codon optimised genome segments into the expression vector. Only the expression of the VP6 protein in bacteria was observed with Coomassie stained SDS-PAGE. The ORFs encoding VP2 (genome segment 2) and VP6 (genome segment 6) of the wild type GR10924 G9P[6] strain were cloned into the wide range yeast expression system vector, pKM173, which allows for the simultaneous expression of more than one gene. Several yeast strains were used in this study namely Kluyveromyces marxianus, Kluyveromyces lactis, Candida deformans, Saccharomyces cerevisiae, Yarrowia lipolytica, Arxula adeninivorans, Hansenula polymorpha and Debaryomyces hansenii. Expression of both proteins was not detected in the several yeast strains, as seen with western blot analysis. DNA extractions were done on two colonies of each yeast strain that were used for western blot analysis to evaluate successful integration into the yeast genomes. Only a few of the colonies contained either both of the genome segments or only one of the two genome segments of interest. To summarise, the simultaneous expression of VP2 and VP6 from rotavirus GR10924 G9P[6] was not successful in bacteria or yeast, but it was possible to soluble express the bacterial codon optimised GR10924 G9P[6] VP6 in bacteria using the pETDuet-1 as expression vector. / MSc (Biochemistry), North-West University, Potchefstroom Campus, 2015

Rotavirus infection causes severe gastroenteritis, affecting all children under the age of five regardless of hygiene or water quality. The currently licensed vaccines succeeded in reducing diarrhoea worldwide, but they still have shortcomings, especially the efficacy of the vaccines in developing countries. One of the main reasons for this can be due to the difference in strains, since the strains used to develop the currently licensed vaccines (RotaTeq and Rotarix) were selected from strains circulating in the developed world (G1, G2, G3 and G4), while the main strains present in Africa (G8, G9 and G12) were not included. A second shortcoming of the currently licensed vaccines is the cost of these vaccines. The vaccines are very expensive and most developing countries cannot afford the vaccines as well as the fact that the manufacturing companies cannot produce enough vaccines for all the countries. An attractive alternative to the currently licensed rotavirus vaccines is the non-live vaccine candidate, virus-like particles, which can provide a possible cheaper, safer and efficacious alternative or complement the currently licensed vaccines. Therefore, in this study a South African G9P[6] rotavirus strain, RVA/Humanwt/ ZAF/GR10924/1999/G9P[6], was used to determine whether or not co-expression of the structural proteins VP2 (genome segment 2) and VP6 (genome segment 6) was possible in bacteria and yeast. The South African GR10924 G9P[6] neonatal strain was previously obtained from a stool sample and the nucleotide consensus sequence was determined for both genome segment 2 (VP2) and genome segment 6 (VP6). Bacterial codon optimised coding regions or open reading frames were used in this study. The open reading frames (ORFs) of the genome segments encoding, VP2 and VP6, were cloned into the expression vector pETDuet-1, which allows for the simultaneous expression of two genes in bacteria. The ORF of genome segment 6 was purchased from GeneScript and the ORF of genome segment 2 was obtained from Dr AC Potgieter (Deltamune (Pty) Ltd R&D, South Africa). Compatible restriction enzyme sites were used to sub-clone the ORF of the bacterial codon optimised genome segments into the expression vector. Only the expression of the VP6 protein in bacteria was observed with Coomassie stained SDS-PAGE. The ORFs encoding VP2 (genome segment 2) and VP6 (genome segment 6) of the wild type GR10924 G9P[6] strain were cloned into the wide range yeast expression system vector, pKM173, which allows for the simultaneous expression of more than one gene. Several yeast strains were used in this study namely Kluyveromyces marxianus, Kluyveromyces lactis, Candida deformans, Saccharomyces cerevisiae, Yarrowia lipolytica, Arxula adeninivorans, Hansenula polymorpha and Debaryomyces hansenii. Expression of both proteins was not detected in the several yeast strains, as seen with western blot analysis. DNA extractions were done on two colonies of each yeast strain that were used for western blot analysis to evaluate successful integration into the yeast genomes. Only a few of the colonies contained either both of the genome segments or only one of the two genome segments of interest. To summarise, the simultaneous expression of VP2 and VP6 from rotavirus GR10924 G9P[6] was not successful in bacteria or yeast, but it was possible to soluble express the bacterial codon optimised GR10924 G9P[6] VP6 in bacteria using the pETDuet-1 as expression vector. / MSc (Biochemistry), North-West University, Potchefstroom Campus, 2015

L’objectif de cette étude était de démontrer que le léchage excessif de surface (LES) chez le chien représente un signe clinique d’un trouble digestif sous-jacent plutôt qu’un trouble obsessionnel compulsif. Vingt chiens présentés pour LES (groupe L) ont été divisés en 2 sous-groupes de 10 chiens chacun : L0, sans, et LD, avec des signes cliniques digestifs concomitants. Dix chiens en santé ont été assignés à un groupe contrôle (groupe C). Une évaluation comportementale complète, un examen physique et neurologique ont été réalisés avant un bilan diagnostic gastro-intestinal (GI) complet (hématologie, biochimie, analyse urinaire, mesure des acides biliaires pré et post-prandiaux et de l’immunoréactivité spécifique de la lipase pancréatique canine, flottaison fécale au sulfate de zinc, culture de selles, échographie abdominale et endoscopie GI haute avec prise de biopsies). En fonction des résultats, un interniste recommandait un traitement approprié. Les chiens étaient suivis pendant 90 jours durant lesquels le comportement de léchage était enregistré. Des troubles GI ont été identifiés chez 14/20 chiens du groupe L. Ces troubles GI sous-jacents incluaient une infiltration éosinophilique du tractus GI, une infiltration lymphoplasmocytaire du tractus GI, un retard de vidange gastrique, un syndrome du côlon irritable, une pancréatite chronique, un corps étranger gastrique et une giardiose. Une amélioration >50% en fréquence ou en durée par rapport au comportement de léchage initial a été observée chez une majorité de chiens (56%). La moitié des chiens ont complètement cessé le LES. En dehors du LES, il n’y avait pas de différence significative de comportement (p.ex. anxiété), entre les chiens L et les chiens C. Les troubles GI doivent être considérés dans le diagnostic différentiel du LES chez le chien. / The objective of this study was to characterize excessive licking of surfaces (ELS) in dogs and demonstrate that it can be a sign of underlying gastrointestinal (GI) pathology rather than an obsessive-compulsive disorder. Twenty dogs presented with ELS (L group) were divided in 2 subgroups of 10 dogs each: L0 without and LD with concomitant digestive signs. Ten healthy dogs were assigned to a control group (C group). Behavioral, physical and neurological examinations were performed prior to a complete work-up of the GI system (CBC, serum chemistry panel, urinalysis, assessment of total serum bile acids and canine specific pancreatic lipase immunoreactivity, fecal flotation by zinc sulfate, fecal culture, abdominal ultrasonography and upper GI endoscopy with biopsies). Based on results, appropriate treatment was recommended. Dogs were monitored subsequently for 90 days during which the licking behavior was recorded. Gastrointestinal disorders were identified in14/20 L dogs. Underlying GI disorders included eosinophilic infiltration of the GI tract, lymphoplasmacytic infiltration of the GI tract, delayed gastric emptying, irritable bowel syndrome, chronic pancreatitis, gastric foreign body and giardiasis. Significant improvement (>50%) in frequency or duration of the basal ELS behavior was observed in the majority of dogs (56%). Resolution of ELS occurred in half of the L dogs. Except for ELS, there was no significant difference in the behavior (e.g. anxiety) of L dogs and C dogs. GI disorders should be considered in the differential diagnosis of ELS in dogs

Contexte & Objectifs : La manométrie perfusée conventionnelle et la manométrie haute résolution (HRM) ont permis le développement d’une variété de paramètres pour mieux comprendre la motilité de l'œsophage et quantifier les caractéristiques de la jonction œsophago-gastrique (JOG). Cependant, l'anatomie de la JOG est complexe et les enregistrements de manométrie détectent à la fois la pression des structures intrinsèques et des structures extrinsèques à l'œsophage. Ces différents composants ont des rôles distincts au niveau de la JOG. Les pressions dominantes ainsi détectées au niveau de la JOG sont attribuables au sphincter œsophagien inférieur (SOI) et aux piliers du diaphragme (CD), mais aucune des technologies manométriques actuelles n’est capable de distinguer ces différents composants de la JOG. Lorsqu’on analyse les caractéristiques de la JOG au repos, celle ci se comporte avant tout comme une barrière antireflux. Les paramètres manométriques les plus couramment utilisés dans ce but sont la longueur de la JOG et le point d’inversion respiratoire (RIP), défini comme le lieu où le pic de la courbe de pression inspiratoire change de positif (dans l’abdomen) à négatif (dans le thorax), lors de la classique manœuvre de « pull-through ». Cependant, l'importance de ces mesures reste marginale comme en témoigne une récente prise de position de l’American Gastroenterology Association Institute (AGAI) (1) qui concluait que « le rôle actuel de la manométrie dans le reflux gastro-œsophagien (RGO) est d'exclure les troubles moteurs comme cause des symptômes présentés par la patient ». Lors de la déglutition, la mesure objective de la relaxation de la JOG est la pression de relaxation intégrée (IRP), qui permet de faire la distinction entre une relaxation normale et une relaxation anormale de la JOG. Toutefois, puisque la HRM utilise des pressions moyennes à chaque niveau de capteurs, certaines études de manométrie laissent suggérer qu’il existe une zone de haute pression persistante au niveau de la JOG même si un transit est mis en évidence en vidéofluoroscopie. Récemment, la manométrie haute résolution « 3D » (3D-HRM) a été développée (Given Imaging, Duluth, GA) avec le potentiel de simplifier l'évaluation de la morphologie et de la physiologie de la JOG. Le segment « 3D » de ce cathéter de HRM permet l'enregistrement de la pression à la fois de façon axiale et radiale tout en maintenant une position fixe de la sonde, et évitant ainsi la manœuvre de « pull-through ». Par conséquent, la 3D-HRM devrait permettre la mesure de paramètres importants de la JOG tels que sa longueur et le RIP. Les données extraites de l'enregistrement fait par 3D-HRM permettraient également de différencier les signaux de pression attribuables au SOI des éléments qui l’entourent. De plus, l’enregistrement des pressions de façon radiaire permettrait d’enregistrer la pression minimale de chaque niveau de capteurs et devrait corriger cette zone de haute pression parfois persistante lors la déglutition. Ainsi, les objectifs de ce travail étaient: 1) de décrire la morphologie de la JOG au repos en tant que barrière antireflux, en comparant les mesures effectuées avec la 3D-HRM en temps réel, par rapport à celle simulées lors d’une manœuvre de « pull-through » et de déterminer quelles sont les signatures des pressions attribuables au SOI et au diaphragme; 2) d’évaluer la relaxation de la JOG pendant la déglutition en testant l'hypothèse selon laquelle la 3D-HRM permet le développement d’un nouveau paradigme (appelé « 3D eSleeve ») pour le calcul de l’IRP, fondé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteur de pression le long de la JOG. Ce nouveau paradigme sera comparé à une étude de transit en vidéofluoroscopie pour évaluer le gradient de pression à travers la JOG. Méthodes : Nous avons utilisé un cathéter 3D-HRM, qui incorpore un segment dit « 3D » de 9 cm au sein d’un cathéter HRM par ailleurs standard. Le segment 3D est composé de 12 niveaux (espacés de 7.5mm) de 8 capteurs de pression disposés radialement, soit un total de 96 capteurs. Neuf volontaires ont été étudiés au repos, où des enregistrements ont été effectués en temps réel et pendant une manœuvre de « pull-through » du segment 3D (mobilisation successive du cathéter de 5 mm, pour que le segment 3D se déplace le long de la JOG). Les mesures de la longueur du SOI et la détermination du RIP ont été réalisées. La longueur de la JOG a été mesurée lors du « pull-through » en utilisant 4 capteurs du segment 3D dispersés radialement et les marges de la JOG ont été définies par une augmentation de la pression de 2 mmHg par rapport à la pression gastrique ou de l’œsophage. Pour le calcul en temps réel, les limites distale et proximale de la JOG ont été définies par une augmentation de pression circonférentielle de 2 mmHg par rapport à la pression de l'estomac. Le RIP a été déterminée, A) dans le mode de tracé conventionnel avec la méthode du « pull-through » [le RIP est la valeur moyenne de 4 mesures] et B) en position fixe, dans le mode de représentation topographique de la pression de l’œsophage, en utilisant l’outil logiciel pour déterminer le point d'inversion de la pression (PIP). Pour l'étude de la relaxation de la JOG lors de la déglutition, 25 volontaires ont été étudiés et ont subi 3 études de manométrie (10 déglutitions de 5ml d’eau) en position couchée avec un cathéter HRM standard et un cathéter 3D-HRM. Avec la 3D-HRM, l’analyse a été effectuée une fois avec le segment 3D et une fois avec une partie non 3D du cathéter (capteurs standard de HRM). Ainsi, pour chaque individu, l'IRP a été calculée de quatre façons: 1) avec la méthode conventionnelle en utilisant le cathéter HRM standard, 2) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment standard du cathéter 3D-HRM, 3) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment « 3D » du cathéter 3D-HRM, et 4) avec le nouveau paradigme (3D eSleeve) qui recueille la pression minimale de chaque niveau de capteurs (segment 3D). Quatorze autres sujets ont subi une vidéofluoroscopie simultanée à l’étude de manométrie avec le cathéter 3D-HRM. Les données de pression ont été exportés vers MATLAB ™ et quatre pressions ont été mesurées simultanément : 1) la pression du corps de l’œsophage, 2cm au-dessus de la JOG, 2) la pression intragastrique, 3) la pression radiale moyenne de la JOG (pression du eSleeve) et 4) la pression de la JOG en utilisant la pression minimale de chaque niveau de capteurs (pression du 3D eSleeve). Ces données ont permis de déterminer le temps permissif d'écoulement du bolus (FPT), caractérisé par la période au cours de laquelle un gradient de pression existe à travers la JOG (pression œsophagienne > pression de relaxation de la JOG > pression gastrique). La présence ou l'absence du bolus en vidéofluoroscopie et le FPT ont été codés avec des valeurs dichotomiques pour chaque période de 0,1 s. Nous avons alors calculé la sensibilité et la spécificité correspondant à la valeur du FPT pour la pression du eSleeve et pour la pression du 3D eSleeve, avec la vidéofluoroscopie pour référence. Résultats : Les enregistrements avec la 3D-HRM laissent suggérer que la longueur du sphincter évaluée avec la méthode du « pull-through » était grandement exagéré en incorporant dans la mesure du SOI les signaux de pression extrinsèques à l’œsophage, asymétriques et attribuables aux piliers du diaphragme et aux structures vasculaires. L’enregistrement en temps réel a permis de constater que les principaux constituants de la pression de la JOG au repos étaient attribuables au diaphragme. L’IRP calculé avec le nouveau paradigme 3D eSleeve était significativement inférieur à tous les autres calculs d'IRP avec une limite supérieure de la normale de 12 mmHg contre 17 mmHg pour l’IRP calculé avec la HRM standard. La sensibilité (0,78) et la spécificité (0,88) du 3D eSleeve étaient meilleurs que le eSleeve standard (0,55 et 0,85 respectivement) pour prédire le FPT par rapport à la vidéofluoroscopie. Discussion et conclusion : Nos observations suggèrent que la 3D-HRM permet l'enregistrement en temps réel des attributs de la JOG, facilitant l'analyse des constituants responsables de sa fonction au repos en tant que barrière antireflux. La résolution spatiale axiale et radiale du segment « 3D » pourrait permettre de poursuivre cette étude pour quantifier les signaux de pression de la JOG attribuable au SOI et aux structures extrinsèques (diaphragme et artéfacts vasculaires). Ces attributs du cathéter 3D-HRM suggèrent qu'il s'agit d'un nouvel outil prometteur pour l'étude de la physiopathologie du RGO. Au cours de la déglutition, nous avons évalué la faisabilité d’améliorer la mesure de l’IRP en utilisant ce nouveau cathéter de manométrie 3D avec un nouveau paradigme (3D eSleeve) basé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteurs de pression. Nos résultats suggèrent que cette approche est plus précise que celle de la manométrie haute résolution standard. La 3D-HRM devrait certainement améliorer la précision des mesures de relaxation de la JOG et cela devrait avoir un impact sur la recherche pour modéliser la JOG au cours de la déglutition et dans le RGO. / Background & Aims: Conventional water-perfused manometry and high resolution manometry permitted the development of a variety of manometric methodologies and metrics to understand the motility of the esophagus and to quantify esophagogastric junction (EGJ) characteristics. However, the anatomy in the area of the EGJ is complex and intraluminal manometry recordings detect pressure signals referable both to intrinsic esophageal structures and to adjacent extrinsic structures impinging on the esophagus. Both have distinct sphincteric mechanisms within the EGJ. The dominant pressure signals detected near the EGJ are attributable to the lower esophageal sphincter (LES) and the crural diaphragm (CD). However, neither of these technologies were able to distinguish between the different components of the EGJ. When analyzing EGJ characteristics as a reflection of its competence against reflux, the more widely used manometric parameters are the EGJ length and the respiratory inversion point (RIP), defined as the location at which inspiratory pressure deflections change from positive (abdomen) to negative (chest). However, the significance of these metrics has not gained wide acceptance in the gastroenterology community as evident in a recent American Gastroenterology Association Institute (AGAI) Position Statement (1) concluding that ‘The current role of manometry in gastroesophageal reflux disease (GERD) is to exclude motor disorders as a cause of the continued symptoms’. During deglutition, the objective quantitative measurement of EGJ relaxation, the integrative relaxation pressure (IRP), permits one to distinguish between normal and abnormal EGJ relaxation. However, comparison between spatial pressure variation plots and relaxation pressures derived from circumferentially averaged pressures suggest a persistent high pressure at the hiatal center during a period that flow is known to be occurring whereas this was not seen using nadir radial pressure data. Recently, a 3D-high resolution manometry (3D-HRM) assembly (Given Imaging, Duluth, GA) has been developed with the potential to simplify the assessment of EGJ pressure morphology and physiology. The 3D segment of the array permits high resolution recording both axially and radially while maintaining a stationary sensor position. Consequently, 3D-HRM should allow for the measurement of important EGJ parameters such as length and RIP. Data extracted from the 3D-HRM recording may also allow differentiating pressure signals within the EGJ attributable to the intrinsic sphincter and to the surrounding elements. Moreover, 3D-HRM preserves the individual pressure values of each radially dispersed sensor within the array, permitting one to overcome the apparent persistent high pressure during the deglutitive relaxation. Thus, the aims of this work were 1) to describe the EGJ pressure morphology at rest, comparing measures made with real time 3D-HRM to simulations of a conventional pull-through protocol and to define the pressure signatures attributable to the diaphragmatic and LES pressure components within the 3D-HRM recording; 2) to assess deglutitive EGJ relaxation by testing the hypothesis that the 3D-HRM array using an analysis paradigm based on finding the minimal radial pressure at each axial level (3D-eSleeve) should provide a representation of the luminal pressure gradient across the EGJ that is more relevant to predicting periods of trans-sphincteric flow using barium transit on fluoroscopy as the comparator. We also sought to adapt the IRP metric to the 3D-HRM array using the 3D-eSleeve principle (3D-IRP) and compare normative values obtained with this new paradigm to standard IRP calculations. Methods: Patients were studied with a 3D-HRM assembly. The 3D-HRM assembly incorporated a 9 cm 3D-HRM segment into an otherwise standard HRM assembly; the 3D segment was comprised of 12 rings of 8 radially dispersed independent pressure sensors, spaced 7.5mm apart. At rest, 9 volunteers were studied and recordings were done during a station pull-through of the 3D-HRM segment withdrawing it across the EGJ at 5 mm increments with each position held for 30s (sufficient to capture several respiratory cycles). Conventional measures of ‘LES length’ were made using 4 radially dispersed sensors within the 3D-HRM array, defining the margins of the sphincter by a 2 mmHg pressure increase relative to gastric or esophageal pressure. In the 3D-HRM, the proximal and distal limits of the EGJ were defined as the axial locations first detecting a 360° circumferential pressure increase of 2 mmHg relative to the stomach. RIP was determined, A) in the tracing mode: using the pull-through of 4 single sensors spaced 7.5 mm apart [RIP is the average value of 4 radially dispersed sensors] and B) in a stationary position using the software pressure inversion point (PIP) tool. In the esophageal pressure topography (EPT) mode, the tracing changed progressively from a thoracic pattern to an abdominal pattern, and the RIP was localized within the inversion zone with the PIP tool tracing. For the study of the EGJ deglutitive relaxation, 25 volunteers underwent 3 consecutive 10-swallows protocols of 5 ml of water in the supine position with both the standard (once) and 3D-HRM (twice) devices in random sequence. During the 3D-HRM studies, the EGJ was measured once with the 3D-sleeve segment and once with a proximal (non-3D sleeve portion) of the device incorporating standard HRM sensors. For each subject, the IRP was calculated in four ways: 1) conventional method with the standard HRM device, 2) conventional method with a standard HRM segment of the 3D-HRM device, 3) conventional method using the 3D-HRM sleeve segment, and 4) a novel 3D-HRM eSleeve paradigm (3D-IRP) localizing the radial pressure minimum at each locus along the eSleeve. Fourteen additional subjects then underwent synchronized simultaneous videofluoroscopy and 3D-HRM (including two 5-ml barium swallows). Pressure data were exported to MATLAB™ and four pressures were measured simultaneously: 1) esophageal body pressure 2cm above EGJ, 2) intragastric pressure, 3) radially average eSleeve pressure and 4) 3D-eSleeve pressure. Data were plotted to determine the flow permissive time (FPT) characterized as periods during which a pressure gradient through the EGJ is present (esophageal pressure > EGJ relaxation pressure (radial average or 3D-eSleeve paradigm) > gastric pressure). FPT was calculated during a 10s time window after upper sphincter relaxation. The presence or absence of bolus transit or FPT was coded with dichotomous values for each 0.1 s. We calculated the corresponding sensitivity and specificity for both radial average and 3D-eSleeve analyses of FPT with bolus transit evident on fluoroscopy being the reference. Results: 3D-HRM recordings suggested that sphincter length assessed by a pull-through method greatly exaggerated the estimate of LES length by failing to discriminate among circumferential contractile pressure and asymmetric extrinsic pressure signals attributable to diaphragmatic and vascular structures. Real-time 3D EGJ recordings found that the dominant constituents of EGJ pressure at rest were attributable to the diaphragm. The 3D-IRP was significantly less than all other calculations of IRP with the upper limit of normal being 12 mmHg vs. 17 mmHg for the standard IRP. The sensitivity (0.78) and the specificity (0.88) of the 3D-eSleeve were also better than the standard eSleeve (0.55 and 0.85, respectively) for predicting flow permissive time verified fluoroscopically. Discussion & Conclusion: Our observations suggest that the 3D-HRM permits real-time recording of EGJ pressure morphology facilitating analysis of the EGJ constituents responsible for its function as a reflux barrier at rest. The axial and radial spatial resolution of the 9 cm 3D-HRM segment may permit further studies to differentiate pressure signals within the EGJ attributable to the LES and to extrinsic structures (diaphragm and vascular artifacts). These attributes of the 3D-HRM device suggest it to be a promising new tool in the study of GERD pathophysiology. During deglutition, we evaluated the feasibility of improving the measurement of IRP utilizing a novel 3D-HRM assembly and a novel 3D-eSleeve concept based on finding the axial maximum of the radial minimum pressures at each sensor ring along the sleeve segment. Our findings suggest that this approach is more accurate than standard HRM and other methods that utilize a radially averaged pressure within the EGJ. Although we can only speculate on how much this will improve clinical management, 3D-HRM will certainly improve the accuracy of EGJ relaxation measurements and this will certainly impact research endeavors focused on modeling EGJ function during swallowing and reflux.

En lien avec l’augmentation constante de l’obésité, de plus en plus de personnes sont atteintes de résistance à l’insuline ou de diabète de type 2. Ce projet doctoral s’est surtout intéressé à l’une des conséquences majeures des pathologies cardiométaboliques, soit la dyslipidémie diabétique. À cet égard, les gens présentant une résistance à l’insuline ou un diabète de type 2 sont plus à risque de développer des perturbations lipidiques caractérisées essentiellement par des taux élevés de triglycérides et de LDL-cholestérol ainsi que de concentrations restreintes en HDL-cholestérol dans la circulation. Les risques de maladies cardiovasculaires sont ainsi plus élevés chez ces patients. Classiquement, trois organes sont connus pour développer l’insulino-résistance : le muscle, le tissu adipeux et le foie. Néanmoins, certaines évidences scientifiques commencent également à pointer du doigt l’intestin, un organe critique dans la régulation du métabolisme des lipides postprandiaux, et qui pourrait, conséquemment, avoir un impact important dans l’apparition de la dyslipidémie diabétique. De façon très intéressante, des peptides produits par l’intestin, notamment le GLP-1 (glucagon-like peptide-1), ont déjà démontré leur potentiel thérapeutique quant à l’amélioration du statut diabétique et leur rôle dans le métabolisme intestinal lipoprotéinique. Une autre évidence est apportée par la chirurgie bariatrique qui a un effet positif, durable et radical sur la perte pondérale, le contrôle métabolique et la réduction des comorbidités du diabète de type 2, suite à la dérivation bilio-intestinale. Les objectifs centraux du présent programme scientifique consistent donc à déterminer le rôle de l’intestin dans (i) l’homéostasie lipidique/lipoprotéinique en réponse à des concentrations élevées de glucose (à l’instar du diabète) et à des peptides gastro-intestinaux tels que le PYY (peptide YY); (ii) la coordination du métabolisme en disposant de l’AMPK (AMP-activated protein kinase) comme senseur incontournable permettant l’ajustement précis des besoins et disponibilités énergétiques cellulaires; et (iii) l’ajustement de sa capacité d’absorption des graisses alimentaires en fonction du gain ou de la perte de sa sensibilité à l’insuline démontrée dans les spécimens intestinaux humains prélevés durant la chirurgie bariatrique. Dans le but de confirmer le rôle de l’intestin dans la dyslipidémie diabétique, nous avons tout d’abord utilisé le modèle cellulaire intestinal Caco-2/15. Ces cellules ont permis de démontrer qu’en présence de hautes concentrations de glucose en basolatéral, telle qu’en condition diabétique, l’intestin absorbe davantage de cholestérol provenant de la lumière intestinale par l’intermédiaire du transporteur NPC1L1 (Niemann Pick C1-like 1). L’utilisation de l’ezetimibe, un inhibiteur du NPC1L1, a permis de contrecarrer cette augmentation de l’expression de NPC1L1 tout comme l’élévation de l’absorption du cholestérol, prouvant ainsi que le NPC1L1 est bel et bien responsable de cet effet. D’autre part, des travaux antérieurs avaient identifié certains indices quant à un rôle potentiel du peptide intestinal PYY au niveau du métabolisme des lipides intestinaux. Toutefois, aucune étude n’avait encore traité cet aspect systématiquement. Pour établir définitivement l’aptitude du PYY à moduler le transport et le métabolisme lipidique dans l’intestin, nous avons utilisé les cellules Caco-2/15. Notre étude a permis de constater que le PYY incubé du côté apical est capable de réduire significativement l’absorption du cholestérol et le transporteur NPC1L1. Puisque le rôle de l'AMPK dans l'intestin demeure inexploré, il est important non seulement de définir sa structure moléculaire, sa régulation et sa fonction dans le métabolisme des lipides, mais aussi d'examiner l'impact de l’insulino-résistance et du diabète de type 2 (DT2) sur son statut et son mode d’action gastro-intestinal. En employant les cellules Caco-2/15, nous avons été capables de montrer (i) la présence de toutes les sous-unités AMPK (α1/α2/β1/β2/γ1/γ2/γ3) avec une différence marquée dans leur abondance et une prédominance de l’AMPKα1 et la prévalence de l’hétérotrimère α1/β2/γ1; (ii) l’activation de l’AMPK par la metformine et l’AICAR, résultant ainsi en une phosphorylation accrue de l’enzyme acétylCoA carboxylase (ACC) et sans influence sur l'HMG-CoA réductase; (iii) la modulation négative de l’AMPK par le composé C et des concentrations de glucose élevées avec des répercussions sur la phosphorylation de l’ACC. D’autre part, l’administration de metformine au Psammomys obesus, un modèle animal de diabète et de syndrome métabolique, a conduit à (i) une régulation positive de l’AMPK intestinale (phosphorylation de l’AMPKα-Thr172); (ii) la réduction de l'activité ACC; (iii) l’augmentation de l’expression génique et protéique de CPT1, supportant une stimulation de la β-oxydation; (iv) une tendance à la hausse de la sensibilité à l'insuline représentée par l’induction de la phosphorylation d'Akt et l’inactivation de la phosphorylation de p38; et (v) l’abaissement de la formation des chylomicrons ce qui conduit à la diminution de la dyslipidémie diabétique. Ces données suggèrent que l'AMPK remplit des fonctions clés dans les processus métaboliques de l'intestin grêle. La preuve flagrante de l’implication de l’intestin dans les événements cardiométaboliques a été obtenue par l’examen des spécimens intestinaux obtenus de sujets obèses, suite à une chirurgie bariatrique. L’exploration intestinale nous a permis de constater chez ceux avec un indice HOMA élevé (marqueur d’insulinorésistance) (i) des défauts de signalisation de l'insuline comme en témoigne la phosphorylation réduite d'Akt et la phosphorylation élevée de p38 MAPK; (ii) la présence du stress oxydatif et de marqueurs de l'inflammation; (iii) la stimulation de la lipogenèse et de la production des lipoprotéines riches en triglycérides avec l’implication des protéines clés FABP, MTP et apo B-48. En conclusion, l'intestin grêle peut être classé comme un tissu insulino-sensible et répondant à plusieurs stimuli nutritionnels et hormonaux. Son dérèglement peut être déclenché par le stress oxydatif et l'inflammation, ce qui conduit à l'amplification de la lipogenèse et la synthèse des lipoprotéines, contribuant ainsi à la dyslipidémie athérogène chez les patients atteints du syndrome métabolique et de diabète de type 2. / In relation with the constant increase in obesity, more and more people suffer from insulin resistance and type 2 diabetes (DT2). This doctoral research program especially emphasizes lipid disorders, one of the major consequences of cardiometabolic diseases. In this respect, people with insulin resistance or DT2 are at higher risk of developing lipid disturbances characterized mainly by high levels of triglycerides and LDL-cholesterol concentrations and HDL cholesterol in the blood circulation. The risks of cardiovascular disease are higher in these patients. Classically, three organs are known to develop insulin resistance: muscle, adipose tissue and liver. Nevertheless, important studies begin to point out the small intestine as a major organ in the regulation of postprandial lipids, which may have a significant impact on the development of diabetic dyslipidemia. In addition, the intestine produces peptides, including GLP-1 (glucagon-like peptide-1), that have already demonstrated their therapeutic potential with regard to diabetic status and intestinal lipoprotein metabolism. Further evidence is also is provided by the advent of bariatric surgery that has a positive effect on radical and sustainable weight loss, metabolic control and reduction of comorbidities of DT2, following biliopancreatic diversion. The central objectives of this scientific program are therefore to determine the role of the intestine in (i) lipid/ lipoprotein homeostasis in response to high concentrations of glucose (mimicking diabetes) and to gastrointestinal peptides such as PYY; (ii) the coordination of metabolism by involving AMPK (AMP-activated protein kinase) as an essential sensor for fine tuning of cellular energy needs; and (iii) adjusting absorption capacity of dietary fat in the gain or loss of insulin sensitivity demonstrated in intestinal specimens collected during bariatric surgery. In order to confirm the role of the intestine in diabetic dyslipidemia, we first used the intestinal Caco-2/15 cell model. The use of this epithelial cell line has shown a marked stimulation of cholesterol uptake via the transporter NPC1L1 (Niemann-Pick C1-like 1) in the presence of high glucose concentrations (as is the case in diabetic conditions) in basolateral compartment (compared to apical). The use of ezetimibe, an inhibitor of NPC1L1, helped to counteract this elevation of cholesterol absorption, thus proving that NPC1L1 is indeed behind this effect. If previous reports have identified some clues as to the potential role of intestinal PYY (peptide YY) in lipid metabolism disorders, no study has yet addressed this issue systematically. To definitively establish the ability of PYY to modulate lipid transport and metabolism in the intestine, we have used Caco-2/15 cells. Our recent investigation has shown that PYY (administered in the apical compartment) is able to significantly reduce cholesterol absorption via NPC1L1 transporter. Since the role of AMPK in the intestine remains unexplored, it is important to define not only its molecular structure, regulation and function in lipid metabolism, but also its impact on insulin resistance and T2D on its status and mode of action in the gastrointestinal tract. Using Caco-2/15 cells, we have been able to show (i) the presence of all AMPK subunits (α1/α2/β1/β2/γ1/γ2/γ3) with a marked difference in their abundance, but with a predominance of AMPKα1 and the prevalence of α1/β2/γ1 heterotrimer; (ii) the activation of AMPK by metformin and AICAR, resulting in increased phosphorylation of the downstream target acetylCoA carboxylases (ACC) without no influence on HMG-CoA reductase; (iii) the negative modulation of AMPK by compound C and glucose concentrations with high impact on ACC phosphorylation. On the other hand, administration of metformin to Psammomys obesus with insulin resistance and T2D led to (a) an upregulation of intestinal AMPK signaling pathway essentially typified by ascending AMPKα-Thr172 phosphorylation; (b) a reduction in ACC activity; (c) an elevation in the gene and protein expression of CPT1, supporting a stimulation of β-oxidation; (d) a trend of increase in insulin sensitivity portrayed by augmentation of Akt and GSK3β phosphorylation; (e) an inactivation of the stress-responsive p38-MAPK and /ERK1/2 exemplified by their phosphorylation lessening; and (f) a decrease in diabetic dyslipidemia following lowering of intracellular events that govern lipoprotein assembly. Therefore these data suggest that AMPK fulfills key functions in metabolic processes in the small intestine. The clear evidence for the involvement of the gut in cardiometabolic events has been obtained through the scrutiny of intestinal specimens obtained from obese subjects after bariatric surgery. Intestine of insulin-resistant subjects shows defects in insulin signaling as demonstrated by reduced Akt phosphorylation but increased p38 MAPK phosphorylation. These defects were accompanied with increased oxidative stress and inflammation markers in intestine of insulin-resistant subjects. Enhanced de novo lipogenesis rate and apo B-48 biogenesis along with increased triglyceride-rich lipoprotein production was also observed in the intestine of insulin-resistant subjects. Concomitantly, fatty acid binding proteins (FABP) and microsomal transfer protein (MTP) expression was increased in the intestine of insulin-resistant subjects. In conclusion, the small intestine may be classified as an insulin-sensitive tissue. Its deregulation, possibly triggered by oxidative stress and inflammation, may lead to amplification of lipogenesis and lipoprotein synthesis and may therefore represent a key mechanism for atherogenic dyslipidemia in patients with metabolic syndrome and T2D.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der gesundheitsbezogenen Lebensqualität bei Patienten mit gastroösophagealer Refluxerkrankung (GERD) unter „usual care“ Bedingungen über einen Zeitraum von zwei Jahren. Insgesamt wurden 6215 Patienten mit GERD in die Studie eingeschlossen und vier bis acht Wochen mit einem Protonenpumpenhemmer behandelt. Danach begann die Beobachtungsphase, in der keine weiteren Vorgaben zur Behandlung gemacht wurden. Die Lebensqualität wurde mit dem Short Form 36 (SF-36) und dem Quality of Life in Reflux and Dyspepsia (QOLRAD) zu Studienbeginn, nach zwei Wochen und im Anschluss daran einmal jährlich erhoben. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lebensqualität von Patienten mit GERD im Vergleich zur Normpopulation deutlich eingeschränkt war. Nach zweiwöchiger Behandlung mit einem PPI stieg die Lebensqualität deutlich in allen gemessenen Bereichen. Nach 12 und 24 Monaten lag die Lebensqualität unter den Werten unmittelbar nach der Behandlungsphase, aber noch immer deutlich über den Ausgangswerten. Die Verbesserung der Lebensqualität war vor allem abhängig von einer Verbesserung der Symptome. Mit dem krankheitsspezifischen Messinstrument QOLRAD konnte die Veränderungen in der Lebensqualität der Patienten genauer erfasst werden als mit dem SF-36. Daher sollte bei Studien zur Lebensqualität bei GERD, insbesondere wenn Therapieeffekte gemessen werden sollen, möglichst ein krankheitsspezifisches Messinstrument zum Einsatz kommen. / The aim of this study is to analyse the health-related quality of life in patients with gastro-eosophageal reflux disease (GERD) under routine over a period of two years. 6215 patients with physician diagnosed GERD have been recruited. All patients received treatment with a proton pump inhibitor for four to eight weeks. Afterwards they entered the follow-up, and their treatment is at the discretion of their physicians. Quality of life was assessed with the questionnaires Short Form 36 (SF-36) and Quality of Life in Reflux and Dyspepsia (QOLRAD) at baseline, two weeks, and after one and two years. At baseline, quality of life in patients with GERD was lower than in the norm population. After two weeks treatment with PPI, quality of life improved in all dimensions. After 12 and 24 months, quality of life was lower than after two weeks, but significantly better than at baseline. The improvement of quality of life was particulary correlated with symptom improvement. Changes in quality of life could be more accurately described with the QOLRAD than with the SF-36. Therefore, studies on health related quality of life in GERD patients should include a disease specific questionnaire.

Les protéines sont considérées comme le macronutriment avec le pouvoir de satiété le plus fort. Pendant la digestion les protéines agissent à différents niveaux: dans l'estomac, elles retardent la vidange gastrique et prolongent donc la distension gastrique agissant ainsi sur le rassasiement; dans l'intestin des acides aminés (AA) et les peptides sont détectés et entraînent l'activation du nerf vague et la libération de médiateurs gastro-intestinaux. Le nerf vague transmet ces signaux vers le complexe vagal dorsal (DVC), responsable du contrôle de l'ingestion. Les peptides gastro-intestinaux ainsi que les AA absorbés sont également détectés au niveau l'hypothalamus, en charge de la régulation de l'équilibre énergétique.<br /> Les mécanismes exacts par lesquels les protéines alimentaires influencent la faim et la satiété ne sont pas encore compris. Pour mieux comprendre ces phénomènes, nous avons réalisé 3 études qui constituent le présent travail de doctorat. Tout d'abord, concernant la transmission des informations relatives à la présence de protéines via le nerf vague, une première étude a montré que les afférences vagales de la zone hépato-portale ne sont pas nécessaires pour la dépression de la prise alimentaire induite par un régime HP. Deuxièmement, nous avons comparé les motifs d'activité neuronale dans le DVC en réponse à une charge protéique ou glucidique. L'utilisation de techniques de modélisation et de reconstruction 3D a permis de montrer que les motifs d'activité neuronale par la présence de protéines et de glucides sont spatialement distinctes. Dans une troisième étude nous avons testé l'effet des protéines sur le métabolisme énergétique et sur la réponse à une stimulation inhibitrice de la faim, ce dernier paramètre ne semble pas être significativement modulé par une augmentation de l'apport en protéine de la ration chez la souris.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Parasitologie : Lille 2 : 2008. / Résumé en français et en anglais. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 178-195.

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