Abstract: Les études sur la sélection et l'utilisation d'un habitat par un animal sauvage, en particulier les grands herbivores, sont cruciales pour comprendre son écologie et sa gestion, surtout si les prédicteurs de l'utilisation de l'habitat représentent des besoins qui peuvent être reliés à la démographie ou à l'état de santé de l'animal. De nombreux ongulés comblent des besoins sociétaux en tant que gibier ou nourriture de subsistance, et peuvent aussi avoir un effet négatif sur la végétation indigène et les cultures agricoles en raison de leur grande taille, de leurs choix alimentaires et de leur aire de répartition étendue. Comprendre le type de ressources nutritionnelles disponibles aux grands herbivores tels que le wapiti ( Cervus canadensis ) et l'utilisation de leur habitat peut faciliter leur gestion sous des régimes de gestion différents et sur des terres boisées ayant des propriétaires différents. Dans la plupart des régions de l'ouest des États‐Unis, l'aire de répartition du wapiti a migré des terres publics vers des terres privées, ce qui a réduit les possibilités de chasse et d'observations sur les terres publics et accru les dommages aux récoltes et d'autres effets indésirables sur les terres privées. Il est possible que ce déplacement soit le résultat de perturbations humaines accrues (p. ex. chemins et trafic) et du déclin de la végétation dans les forêts aux premiers stades de succession écologique qui offrent un fourrage abondant aux wapitis et autres animaux sauvages sur les terres publiques. Les outils qui prédisent la réponse des ressources nutritionnelles et d'autres caractéristiques environnementales ainsi que la productivité et la performance du wapiti et sa répartition suite à l'implantation de mesures de gestion peuvent aider les gestionnaires. Nous présentons un travail réalisé à grande échelle qui avait pour but de développer des modèles régionaux sur l'alimentation du wapiti et son utilisation de l'habitat dans des aires de répartition estivale s'étendant sur 11 millions d'hectares dans l'ouest des états de l'Oregon et de Washington des États‐Unis (région ci‐après appelée Westside). Nous avons choisi la saison estivale parce que les contraintes nutritionnelles sur la condition et la reproduction du wapiti (p. ex. le pourcentage de réserves lipidiques) durant cette saison sont apparentes dans la plupart des régions de l'ouest des États‐Unis. Notre hypothèse fondamentale était la suivante: l'utilisation de l'habitat par le wapiti durant l'été est régie par une série de covariables interdépendantes reliées au bilan énergétique, soit les gains (p. ex. ressources nutritionnelles, juxtaposition des sites pour s'alimenter et s'abriter) et les pertes (p. ex. proximité de chemins ouverts, topographie). Nous avons prédit que la femelle wapiti choisit toujours des sites plus nutritifs en été, ce qui donne un animal plus performant dans les paysages plus riches en nutriments. Nous avons aussi prédit que les facteurs de perturbations humaines, la végétation et la topographie auraient une influence sur la nourriture disponible durant l'été et sur l'utilisation des paysages par le wapiti, et prédit particulièrement que le wapiti éviterait les chemins ouverts et les sites d'alimentation loin de la frontière limitrophe entre la zone d'alimentation et la zone d'abri en raison de sa préférence pour des sites d'alimentation où il y a des endroits à proximité pour s'abriter de façon sécuritaire. Nos travaux avaient 2 objectifs principaux: 1) développer et évaluer un modèle sur l'alimentation qui permettrait d'estimer les conditions nutritionnelles régionales dans les aires de répartition estivale du wapiti à l'aide de prédicteurs qui tiendraient compte de l'écologie nutritionnelle du wapiti; et 2) développer un modèle sur l'utilisation de l'habitat en été qui intègre les projections issues du modèle sur l'alimentation avec d'autres covariables pour estimer la probabilité d'utilisation d'un habitat par le wapiti en tenant compte des processus écologiques qui déterminent l'utilisation d'un habitat. Pour atteindre nos objectifs, nous avons utilisé 25 ensembles de données déjà recueillis sur l'alimentation, la performance et la répartition du wapiti dans 12 sites d'étude. Nous avons démontré l'utilité de nos modèles régionaux à des fins de gestion en les appliquant dans 2 paysages de l'état de Washington. Le modèle sur l'alimentation du wapiti a calculé l'énergie digestible des aliments du wapiti (EDA; kcal ED/g de fourrage ingéré) durant l'été. Les données d'entrée dans le modèle provenaient d'expériences sur la quête alimentaire effectuées avec des femelles wapitis en captivité et de mesures de terrain sur les caractéristiques des sites à petites échelles (∼0,5 ha). Le modèle sur l'alimentation contenait une première série d'équations qui calculaient la quantité de biomasse fourragère en fonction des caractéristiques d'un site et une deuxième série qui calculaient l'EDA en fonction principalement de la biomasse fourragère. Nous nous sommes servis du modèle sur l'alimentation pour dresser une carte de l'EDA dans toute la région du Westside. Nous avons ensuite évalué la performance du modèle en comparant les projections faites par le modèle sur l'EDA au choix des ressources nutritionnelles faits par les wapitis et à des estimations faites sur le taux de gestation des femelles en lactation et sur leurs réserves lipidiques à l'automne, et ce, à l'échelle des populations. Pour modéliser l'utilisation de l'habitat du wapiti, nous avons compilé 13 ensembles de données télémétriques sur la femelle wapiti ( n  = 173) dans 7 sites d'étude (données recueillies entre 1991 et 2009 durant les mois de juin, juillet et août). Nous avons utilisé un modèle linéaire généralisé avec 5 des ensembles de données qui ont été combinés à des covariables écologiquement pertinentes sur l'alimentation, les perturbations humaines, la végétation et les conditions physiques afin d'estimer l'intensité d'utilisation de l'habitat à l'aide du modèle binomial négatif. Nous avons évalué la performance du modèle en cartographiant l'utilisation prévue de l'habitat à l'aide du modèle régional et en comparant les projections au nombre de sites utilisés par le wapiti à l'aide de 8 ensembles indépendants de données télémétriques. Le modèle sur l'alimentation a expliqué un assez grand nombre de variations dans la biomasse fourragère ( r 2  = 0,46–0,72) et contenait des covariables sur le couvert forestier de l'étage dominant, la proportion de feuillus dans le couvert forestier, la zone de végétation naturelle potentielle (VNP) et le site d'étude. Les équations sur l'énergie digestible des aliments (EDA) dans le modèle a expliqué environ 50% des variations de l'EDA ( r 2  = 0,39–0,57) en fonction de la biomasse fourragère par zone de VNP et site d'étude. Une application à grande échelle du modèle sur l'alimentation dans la région du Westside a fait ressortir une quantité importante de paysages qui ne réussissaient pas à combler les besoins nutritionnels des femelles en lactation (≤2,58 kcal/g) et leurs faons, en particulier dans des forêts à couvert fermé à des altitudes modérées à la fois dans la chaîne côtière et dans le sud des monts Cascades. Les sites qui fournissaient une EDA égale aux ( 〉 2,58–2,75 kcal/g) ou supérieure aux ( 〉 2.75 kcal/g) besoins de base des femelles en lactation étaient peu courants ( 〈 15% du site) ou rares ( 〈 5% du site), respectivement, et se trouvaient principalement dans des forêts aux premiers stades de succession écologique, particulièrement à des altitudes plus élevées. Les wapitis sauvages évitaient les sites qui fournissaient une EDA sous les besoins de base et choisissaient des sites qui fournissaient une EDA 〉 2,60 kcal/g. Le pourcentage des aires de répartition des wapitis qui fournissaient une EDA à peu près égale ou supérieure à leurs besoins de base était fortement corrélé aux taux de gestation des femelles en lactation. Les réserves lipidiques des wapitis en automne étaient fortement corrélées au pourcentage de leurs aires de répartition qui fournissaient une EDA supérieure à leurs besoins de base. Le modèle régional sur l'utilisation de l'habitat par le wapiti qui corroborait le plus les données empiriques contenaient 4 covariables: EDA, distance au chemin ouvert le plus proche où circulent des véhicules motorisés, distance de la frontière limitrophe entre la zone d'alimentation et la zone d'abri et pente. Les wapitis ont préféré les habitats qui fournissaient une EDA relativement élevée et qui étaient loin des chemins, près de la frontière limitrophe entre la zone d'alimentation et la zone d'abri, et situés sur des pentes douces. Basés sur des coefficients normalisés, les changements dans la pente (−0,949) prédisaient le mieux l'utilisation de l'habitat, suivis de l'EDA (0,656), de la distance à la frontière limitrophe (−0,305) et de la distance à un chemin ouvert (0,300). Les ratios d'utilisation dans le modèle régional ont fait ressortir les changements suivants dans la probabilité relative que le wapiti utilise l'habitat: une augmentation de 111,2% dans l'utilisation de l'habitat par 0,1 unité d'augmentation de l'EDA, une augmentation de 22,7% dans l'utilisation de l'habitat par kilomètre additionnel entre le site d'alimentation et un chemin ouvert, une diminution de 8,1% dans l'utilisation de l'habitat par 100 m d'augmentation de la distance à la frontière limitrophe et une diminution de 5,3% dans l'utilisation de l'habitat par 1% d'augmentation dans la pente. Dans l'ensemble, le modèle régional a effectué une bonne validation, établissant une forte corrélation entre l'utilisation projetée et les valeurs observées pour les 4 sites de l'état de Washington ( r s   〉   0,96), mais une plus faible corrélation pour les sites situés dans le sud‐ouest de l'état de l'Oregon ( r s  = 0,32–0,87). Nos résultats démontrent qu'il est possible d'utiliser des données sur l'alimentation recueillies à de petites échelles avec des wapitis en captivité pour prédire les ressources nutritionnelles à de grandes échelles et que ces projections sont directement reliées à la performance des wapitis en liberté et à leur utilisation de l'habitat dans l'ensemble de la région du Westside. Ces résultats montrent aussi l'importance d'inclure l'alimentation estivale dans l'évaluation de l'habitat et la planification du paysage pour le wapiti de la région du Westside. Les modèles peuvent être une source d'information pour établir les stratégies de gestion nécessaires pour atteindre les objectifs relativement aux wapitis qui se trouvent sur des terres boisées privées. Le modèle régional est un outil utile pour comprendre et documenter de façon spatialement explicite les besoins de l'habitat et la répartition des wapitis dans des paysages existants ou futurs. Les 2 exemples d'application sur le plan de la gestion ont démontré de quelle façon il était possible d'évaluer les effets de la gestion sur l'alimentation du wapiti et son utilisation de l'habitat à l'échelle des paysages et, par ricochet, les effets sur la performance et la répartition de l'animal. Les résultats illustrent également l'importance d'une gestion en fonction de l'alimentation combinée à d'autres covariables (c.‐à‐d. les chemins, la pente, la frontière limitrophe entre la zone d'alimentation et la zone d'abri) qui ont une influence sur l'utilisation des ressources nutritionnelles par le wapiti, et ce, afin d'obtenir la répartition désirée pour cet animal. Notre approche méta‐analytique dans la modélisation de l'habitat fournit un cadre utile de recherche et de gestion des espèces fauniques qui intègre des besoins en habitat à une échelle grossière, en identifiant des éléments communs dans les profils d'utilisation de l'habitat qui sont robustes dans de multiples sites modélisés et dans une large aire géographique. L'utilisation de telles méthodes dans de futurs travaux de modélisation, notamment dans les programmes de surveillance et de gestion adaptative, continuera à faire avancer les connaissances en matière d'écologie et de gestion des espèces fauniques comme le wapiti.

Abstract: Polymorphonuclear neutrophils (PMNs) play an important role in mediating the innate immune response after severe traumatic injury; however, the cellular proteome response to traumatic condition is still largely unknown. Experimental design We applied 2D‐LC‐MS/MS‐based shotgun proteomics to perform comparative proteome profiling of human PMNs from severe trauma patients and healthy controls. Results A total of 197 out of ∼2500 proteins (being identified with at least two peptides) were observed with significant abundance changes following the injury. The proteomics data were further compared with transcriptomics data for the same genes obtained from an independent patient cohort. The comparison showed that the protein abundance changes for the majority of proteins were consistent with the mRNA abundance changes in terms of directions of changes. Moreover, increased protein secretion was suggested as one of the mechanisms contributing to the observed discrepancy between protein and mRNA abundance changes. Functional analyses of the altered proteins showed that many of these proteins were involved in immune response, protein biosynthesis, protein transport, NRF2‐mediated oxidative stress response, the ubiquitin‐proteasome system, and apoptosis pathways. Conclusions and clinical relevance Our data suggest increased neutrophil activation and inhibited neutrophil apoptosis in response to trauma. The study not only reveals an overall picture of functional neutrophil response to trauma at the proteome level, but also provides a rich proteomics data resource of trauma‐associated changes in the neutrophil that will be valuable for further studies of the functions of individual proteins in PMNs.

Abstract: The analysis of gene expression data in clinical medicine has been plagued by the lack of a critical evaluation of accepted methodologies for the collection, processing, and labeling of RNA. In the present report, the reliability of two commonly used techniques to isolate RNA from whole blood or its leukocyte compartment was compared by examining their reproducibility, variance, and signal-to-noise ratios. Whole blood was obtained from healthy subjects and was either untreated or stimulated ex vivo with Staphylococcus enterotoxin B (SEB). Blood samples were also obtained from trauma patients but were not stimulated with SEB ex vivo. Total RNA was isolated from whole blood with the PAXgene proprietary blood collection system or from isolated leukocytes. Biotin-labeled cRNA was hybridized to Affymetrix GeneChips. The Pearson correlation coefficient for gene expression measurements in replicates from healthy subjects with both techniques was excellent, exceeding 0.985. Unsupervised analyses, including hierarchical cluster analysis, however, revealed that the RNA isolation method resulted in greater differences in gene expression than stimulation with SEB or among different trauma patients. The intraclass correlation, a measure of signal-to-noise ratio, of the difference between SEB-stimulated and unstimulated blood from healthy subjects was significantly higher in leukocyte-derived samples than in whole blood: 0.75 vs. 0.46 ( P = 0.002). At the P 〈 0.001 level of significance, twice as many probe sets discriminated between SEB-stimulated and unstimulated blood with leukocyte isolation than with PAXgene. The findings suggest that the method of RNA isolation from whole blood is a critical variable in the design of clinical studies using microarray analyses.

Abstract: Monitoring genome-wide, cell-specific responses to human disease, although challenging, holds great promise for the future of medicine. Patients with injuries severe enough to develop multiple organ dysfunction syndrome have multiple immune derangements, including T cell apoptosis and anergy combined with depressed monocyte antigen presentation. Genome-wide expression analysis of highly enriched circulating leukocyte subpopulations, combined with cell-specific pathway analyses, offers an opportunity to discover leukocyte regulatory networks in critically injured patients. Severe injury induced significant changes in T cell (5,693 genes), monocyte (2,801 genes), and total leukocyte (3,437 genes) transcriptomes, with only 911 of these genes common to all three cell populations (12%). T cell-specific pathway analyses identified increased gene expression of several inhibitory receptors (PD-1, CD152, NRP-1, and Lag3) and concomitant decreases in stimulatory receptors (CD28, CD4, and IL-2Rα). Functional analysis of T cells and monocytes confirmed reduced T cell proliferation and increased cell surface expression of negative signaling receptors paired with decreased monocyte costimulation ligands. Thus, genome-wide expression from highly enriched cell populations combined with knowledge-based pathway analyses leads to the identification of regulatory networks differentially expressed in injured patients. Importantly, application of cell separation, genome-wide expression, and cell-specific pathway analyses can be used to discover pathway alterations in human disease.

Abstract: Human survival from injury requires an appropriate inflammatory and immune response. We describe the circulating leukocyte transcriptome after severe trauma and burn injury, as well as in healthy subjects receiving low-dose bacterial endotoxin, and show that these severe stresses produce a global reprioritization affecting & gt;80% of the cellular functions and pathways, a truly unexpected “genomic storm.” In severe blunt trauma, the early leukocyte genomic response is consistent with simultaneously increased expression of genes involved in the systemic inflammatory, innate immune, and compensatory antiinflammatory responses, as well as in the suppression of genes involved in adaptive immunity. Furthermore, complications like nosocomial infections and organ failure are not associated with any genomic evidence of a second hit and differ only in the magnitude and duration of this genomic reprioritization. The similarities in gene expression patterns between different injuries reveal an apparently fundamental human response to severe inflammatory stress, with genomic signatures that are surprisingly far more common than different. Based on these transcriptional data, we propose a new paradigm for the human immunological response to severe injury.