Latent tuberculosis: which test in which situation?

Detection of latent tuberculosis infection (LTBI) is a cost-effective procedure in patients at high risk of developing tuberculosis later and who could benefit from preventive treatment. The commonest situation where screening is indicated is the search for infected contacts of an index case with pulmonary tuberculosis. As a screening procedure the current tendency is to replace the time-honoured tuberculin skin test by one of the new blood tests measuring the release of interferon gamma by sensitised T lymphocytes after stimulation by specific peptides from M. tuberculosis. The main advantage of the new tests is the absence of interference with BCG and non-tuberculous mycobacteria, which confers high specificity on the test. This allows a more selective choice of persons for whom preventive treatment is indicated. Some controversial issues remain, such as sensitivity in children and immunocompromised subjects, the predictive value of the blood test and interpretation of possible changes in test results over time. The technical aspects required for performance of the tests must be considered.

Characterization of the molecular mechanisms of insulin exocytosis and of their adaptation to physiopathological conditions

Résumé large public Le glucose est une source d'énergie essentielle pour notre organisme, indispensable pour le bon fonctionnement des cellules de notre corps. Les cellules β du pancréas sont chargées de réguler l'utilisation du glucose et de maintenir la glycémie (taux de glucose dans le sang) à un niveau constant. Lorsque la glycémie augmente, ces dernières sécrètent l'insuline, une hormone favorisant l'absorption, l'utilisation et le stockage du glucose. Une sécrétion insuffisante d'insuline provoque une élévation anormale du taux de glucose dans le sang (hyperglycémie) et peut mener au développement du diabète sucré. L'insuline est sécrétée dans le sang par un mécanisme particulier appelé exocytose. Une meilleure compréhension de ce mécanisme est nécessaire dans l'espoir de trouver des nouvelles thérapies pour traiter les 170 millions de personnes atteintes de diabète sucré à travers le monde. L'implication de diverses protéines, comme les SNAREs ou Rabs a déjà été démontrée. Cependant leurs mécanismes d'action restent, à ce jour, peu compris. De plus, l'adaptation de la machinerie d'exocytose à des conditions physiopathologiques, comme l'hyperglycémie, est encore à élucider. Le but de mon travail de thèse a été de clarifier le rôle de deux protéines, Noc2 et Tomosyn, dans l'exocytose ; puis de déterminer les effets d'une exposition prolongée à un taux élevé de glucose sur l'ensemble des protéines de la machinerie d'exocytose. Noc2 est un partenaire potentiel de deux Rabs connues pour leur implication dans les dernières étapes de l'exocytose, Rab3 et Rab27. Grâce à l'étude de différents mutants de Noc2, j'ai montré que l'interaction avec Rab27 permet à la protéine de s'associer avec les organelles de la cellule β contenant l'insuline. De plus, en diminuant sélectivement l'expression de Noc2, j'ai déterminé l'importance de cette protéine pour le bon fonctionnement du processus d'exocytose et le relâchement de l'insuline. Quant à Tomosyn, une protéine interagissant avec les protéines SNAREs, j'ai démontré son importance dans la sécrétion d'insuline en diminuant de manière sélective son expression dans les cellules β. Ensuite, grâce à une combinaison d'approches moléculaires et de microscopie, j'ai mis en évidence le rôle de Tomosyn dans les dernières étapes de l'exocytose. Enfin, puisque la sécrétion d'insuline est diminuée lors d'une hyperglycémie prolongée, j'ai analysé l'adaptation de la machinerie d'exocytose à ces conditions. Ceci m'a permis de découvrir que l'expression de quatre protéines essentielles pour le processus d'exocytose, Noc2, Rab3, Rab27 et Granuphilin, est fortement diminuée lors d'une hyperglycémie chronique. L'ensemble de ces données met en évidence l'importance de Noc2 et Tomosyn dans la sécrétion d'insuline. L'inhibition, par un taux élevé de glucose, de l'expression de Noc2 et d'autres protéines indispensables pour l'exocytose suggère que ce phénomène pourrait contribuer au développement du diabète sucré. Résumé L'exocytose d'insuline, en réponse au glucose circulant dans le sang, est la fonction principale de la cellule β. Celle-ci permet de stabiliser le taux de glucose sanguin (glycémie). Le diabète de type 2 est caractérisé par une glycémie élevée due, principalement, à un défaut de sécrétion d'insuline en réponse au glucose. La compréhension des mécanismes qui contrôlent l'exocytose d'insuline est essentielle pour clarifier les causes du diabète sucré. Plusieurs composants impliqués dans ce processus ont été identifiés. Ceux-ci incluent les SNAREs Syntaxin-1, VAMP2 et SNAP25 et les GTPases Rab3 et Rab27 qui jouent un rôle dans les dernières étapes de l'exocytose. Pendant mon travail de thèse, j'ai étudié le rôle de Noc2, un des partenaires de Rab3 et Rab27, dans l'exocytose d'insuline. Nous avons déterminé que Noc2 s'associe aux granules de sécrétion d'insuline grâce à son interaction avec Rab27. La diminution de l'expression de Noc2 dans la lignée cellulaire β INS-1E, par ARN interférence, influence négativement la sécrétion d'insuline stimulée par différents sécrétagogues et prouve que cette protéine Noc2 est essentielle pour l'exocytose d'insuline. L'interaction avec Munc13, une protéine impliquée dans l'arrimage des vésicules, suggère que Noc2 participe au recrutement des granules d'insuline à la membrane plasmique. Ensuite, j'ai analysé l'adaptation de la machinerie d'exocytose à des concentrations supraphysiologiques de glucose. Le niveau d'expression de Rab3 et Rab27 et de leurs effecteurs Granuphilin/S1p4 et Noc2 est fortement diminué par une exposition prolongée des cellules β à haut glucose. L'effet observé est en relation avec l'induction de l'expression de ICER, un facteur de transcription surexprimé dans des conditions d'hyperglycémie et également dans des modèles génétiques de diabète de type 2. La surexpression de ICER dans des cellules INS-1E diminue l'expression de Rab3, Rab27, Granuphilin/Slp4 et Noc2 et par conséquent l'exocytose d'insuline. Ainsi, l'induction de ICER, après une exposition prolongée à haut glucose, régule négativement l'expression de protéines essentielles pour l'exocytose et altère la sécrétion d'insuline. Ce mécanisme pourrait contribuer au dysfonctionnement de l'exocytose d'insuline dans le diabète de type 2. Dans la dernière partie de ma thèse, j'ai investigué le rôle de la protéine Tomosyn-1 dans la formation du complexe SNARE. Cette protéine a une forte affinité pour Syntaxin-1 et contient un domaine SNARE. Tomosyn-1 est concentrée dans les régions cellulaires enrichies en granules de sécrétion. La diminution sélective de l'expression de Tomosyn-1 induit une réduction de l'exocytose stimulée par différents sécrétagogues. Cet effet est dû à un défaut de fusion des granules avec la membrane plasmique. Ceci nous indique que Tomosyn-1 intervient dans une phase importante de la préparation des vésicules à la fusion, qui est nécessaire à l'exocytose. Abstract: Insulin exocytosis from pancreatic β-cells plays a central role in blood glucose homeostasis. Diabetes mellitus is a complex metabolic disorder characterized by secretory dysfunctions in pancreatic β-cells and release of amounts of insulin that are inappropriate to maintain blood glucose concentration within normal physiological ranges. To define the causes of β-cell failure a basic understanding of the molecular mechanisms that control insulin exocytosis is essential. Some of the molecular components involved in this process have been identified, including the SNARE proteins VAMP2, Syntaxin-1 and SNAP25 and the two GTPases, Rab3 and Rab27, that regulate the final steps of insulin secretion. I first investigated the role of Noc2, a potential Rab3 and Rab27 partner, in insulin secretion. I found that Noc2 associates with Rab27 and is recruited by this GTPase on insulin- containing granules. Silencing of the Noc2 gene by RNA interference led to a strong impairment in the capacity of the β-cell line INS-1E to respond to secretagogues, indicating that appropriate levels of the protein are essential for insulin exocytosis. I also showed that Noc2 interacts with Munc13, a protein that controls vesicle priming, suggesting a possible involvement of Noc2 in the recruitment of secretory granules at the plasma membrane. In the second part of my thesis, I investigated the adaptation of the molecular machinery of exocytosis to physiopathological conditions. I found that the expression of Rab3, Rab27 and of their effectors Granuphilin/Slp4 and Noc2 is dramatically decreased by chronic exposure of β-ce1ls to supraphysiological glucose levels. The observed glucotoxic effect is a consequence of the induction of ICER, a transcriptional repressor that is increased by prolonged hyperglycemia and in genetic models of type 2 diabetes. Overexpression of ICER reduced Granuphilin, Noc2, Rab3 and Rab27 levels and inhibited exocytosis. These results suggest that the presence of inappropriate levels of ICER diminishes the expression of a group of proteins essential for exocytosis and contributes to defective insulin release in type 2 diabetes. In the last part of my thesis, I focused my attention on the role of Tomosyn-1, a Syntaxin-1 binding protein possessing a SNARE-like motif, in the control of SNARE complex assembly. I found that Tomosyn-1 is concentrated in cellular compartments enriched in insulin-containing secretory granules. Silencing of Tomosyn-1 did not affect the number of secretory granules docked at the plasma membrane but decreased their release probability, resulting in a reduction in stimulus-induced insulin exocytosis. These findings suggest that Tomosyn-1 is involved in a post-docking event that prepares secretory granules for fusion and is necessary to sustain exocytosis in response to insulin secretagogues.

The early IL-4 response to Leishmania major responsible for progressive disease in BALB/c mice is subject to the control of autocrine IL-2 production and regulatory CD4+C25+ T cells

Résumé : La majorité des souches de souris de laboratoire sont résistantes à l'infection par le parasite Leishmania major (L. major). A l'opposé, les souris de la souche BALB développent une maladie évolutive. La résistance et la sensibilité sont corrélées avec l'apparition de lymphocytes T CD4+ spécifiques du parasite, Th1 (de l'anglais T helper) ou Th2 respectivement. La réponse aberrante Th2 chez les souris de la souche BALB/c dépend, au moins en partie, de façon critique de la production rapide d'IL-4 suite à l'infection. Ce pic précoce d'IL-4 est produit par une population de lymphocytes T CD4+ restreinte aux molécules du MHC de classe II, exprimant les chaînes du récepteur des cellules T Vß4-Va8. Ces lymphocytes sont spécifiques d'un épitope de l'homologue Leishmania de la molécule RACK1 des mammifères, appelée LACK. Il a été clairement démontré que l'IL-4 rapidement produite par ces cellules T CD4+ Vß4-Va8 induit la maturation Th2 responsable de la sensibilité vis-à-vis de L. major. Des expériences ont été entreprises pour étudier la régulation de cette réponse précoce d'IL-4. Dans ce travail, nous avons documenté, dans les cellules provenant des ganglions de souris sensibles infectées par L. major, une augmentation de la transcription de l'ARNm de l'IL-2 qui précède la réponse précoce d'IL-4. La neutralisation de l'IL-2 durant les premiers jours d'infection induit la maturation des cellules Thl et la résistance vis-à-vis de L. major. Ces effets de l'anticorps anti-IL-2 neutralisant sont liés à sa capacité d'interférer avec la transcription rapide d'IL-4 des cellules CD4+ réactives à l'antigène LACK. Une augmentation similaire d'IL-2 survient chez les souris résistantes C57BL/6 qui sont incapables de générer la réponse précoce d'IL-4. Cependant, la protéiné LACK induit une transcription précoce d'IL-2 uniquement chez les souris sensibles. Des expériences de reconstitution utilisant des souris C.B.-17 SCID et des cellules T CD4+ réactives à LACK provenant de souris BALB/c IL-2-~démontrent un mode d'action autocrine de l'IL-2 sur la régulation de la réponse précoce d'IL4. Par conséquent, chez les souris C57BL/6, l'absence du pic précoce d'ARNm de l'IL-4 important pour la progression de la maladie paraît liée à l'incapacité des cellules T CD4+ réactives à LACK de produire de l'IL-2. Un rôle dans le contrôle de la production précoce d'IL-4 par les cellules T régulatrices CD4+CD25+ a été investigué en déplétant in vivo cette population de cellules. La déplétion induit une élévation du pic précoce de l'ARNm de l'IL-4 dans les ganglions drainant de souris BALB/c, ainsi qu'une exacerbation du cours de la maladie avec des taux augmentés d'IL-4 dans les ganglions. La réponse rapide d'IL-2 vis-à-vis de L. major est aussi significativement augmentée chez les souris BALB/c déplétées en cellules CD4+CD25+. De plus, nous avons démontré que le transfert de 10puissance(7) cellules provenant de la rate de souris BALB/c déplétées en cellules T régulatrices CD4+CD25+ rend les souris SCID sensibles à l'infection et permet la différentiation Th2. Au contraire, les souris SCID reconstituées avec 10' cellules de la rate de souris BALB/c contrôle sont résistantes à infection par L. major et développent une réponse Thl. Chez les souris SCID reconstituées avec des cellules de rate déplétées en cellules exprimant le marqueur CD25, le traitement avec un anticorps neutralisant l'IL-4 au moment de l'infection par L. major prévient le développement de la réponse Th2 et rend ces souris résistantes à l'infection. Ces résultats démontrent que les cellules T régulatrices CD4+CD25+ jouent un rôle dans la régulation du pic précoce d'IL-4 responsable du développement cellulaire Th2 dans ce modèle d'infection. Summary Mice from most strains are resistant to infection with Leishmania major (L. major). In contrast, BALB mice develop progressive disease. Resistance and susceptibility result from parasite-specific CD4+ Thl or Th2 cells, respectively. The aberrant Th2 response in BALB/c mice depends, at least in part, upon the production of IL-4 early after infection. The CD4+ T cells responsible for this early IL-4 response to L. major express a restricted TCR repertoire (Vß4-Va8) and respond to an I-Ad-restricted epitope of the Leishmania homologue of mammalian RACK1, designated LACK. The role of these cells and the IL-4 they produce for subsequent Th2 cell development and disease progression in BALB/c mice was demonstrated. Experiments have been undertaken to study the regulation of the rapid IL-4 production to L. major. In this report, we document an IL-2 mRNA burst, preceding the reported early IL-4 response, in draining lymph nodes of susceptible mice infected with L. major. Neutralization of IL-2 during the first days of infection redirected Thl cell maturation and resistance to L. major, through interference with the rapid IL-4 transcription in LACKreactive CD4+ cells. A burst of IL-2 transcripts also occurred in infected C57BL/6 mice that do not mount an early IL-4 response. However, although the LACK protein induced IL-2 transcripts in susceptible mice, it failed to trigger this response in resistant C57BL/6 mice. Reconstitution experiments using C.B.-17 SCID mice and LACK-reactive CD4+ T cells from IL-2-/- BALB/c mice showed that triggering of the early IL-4 response required autocrine IL2. Thus, in C57BL/6 mice, the inability of LACK-reactive CD4+ T cells to express early IL-4 mRNA transcription, important for disease progression, appears due to an incapacity of these cells to produce IL-2. A role for CD4+CD25+ regulatory T cells in the control of this early IL-4 production was investigated by depleting in vivo this regulatory T cell population. Depletion induced an increase in the early burst of IL-4 mRNA in the draining lymph nodes of BALB/c mice, and exacerbated the course of disease with higher levels of IL-4 mRNA and protein in their lymph nodes. The rapid IL-2 response to L. major is also significantly enhanced in BALB/c mice depleted of CD4+CD25+ cells. We further showed that transfer of 10~ BALB/c spleen cells that were depleted of CD4+CD25+ regulatory T cells rendered SCID mice susceptible to infection and allowed Th2 differentiation while SCID mice reconstituted with 10 control BALB/c spleen cells were resistant to infection with L. major and developed a Thl response. Treatment with a mAb against IL-4 upon infection with L. major in SCID mice reconstituted with CD25-depleted spleen cells prevented the development of Th2 polarization and rendered them resistant to infection. These results demonstrate that CD4+CD25+ regulatory T cells play a role in regulating the early IL-4 mRNA and the subsequent development of a Th2 response in this model of infection.

The Wnt receptor FZD1 mediates chemoresistance in neuroblastoma through activation of the Wnt/beta-catenin pathway.

The development of chemoresistance represents a major obstacle in the successful treatment of cancers such as neuroblastoma (NB), a particularly aggressive childhood solid tumour. The mechanisms underlying the chemoresistant phenotype in NB were addressed by gene expression profiling of two doxorubicin (DoxR)-resistant vs sensitive parental cell lines. Not surprisingly, the MDR1 gene was included in the identified upregulated genes, although the highest overexpressed transcript in both cell lines was the frizzled-1 Wnt receptor (FZD1) gene, an essential component of the Wnt/beta-catenin pathway. FZD1 upregulation in resistant variants was shown to mediate sustained activation of the Wnt/beta-catenin pathway as revealed by nuclear beta-catenin translocation and target genes transactivation. Interestingly, specific micro-adapted short hairpin RNA (shRNAmir)-mediated FZD1 silencing induced parallel strong decrease in the expression of MDR1, another beta-catenin target gene, revealing a complex, Wnt/beta-catenin-mediated implication of FZD1 in chemoresistance. The significant restoration of drug sensitivity in FZD1-silenced cells confirmed the FZD1-associated chemoresistance. RNA samples from 21 patient tumours (diagnosis and postchemotherapy), showed a highly significant FZD1 and/or MDR1 overexpression after treatment, underlining a role for FZD1-mediated Wnt/beta-catenin pathway in clinical chemoresistance. Our data represent the first implication of the Wnt/beta-catenin pathway in NB chemoresistance and identify potential new targets to treat aggressive and resistant NB.

siRNA-Mediated Knock-Down of P-Glycoprotein Expression Reveals Distinct Cellular Disposition of Anticancer Tyrosine Kinases Inhibitors.

Studies on the cellular disposition of targeted anticancer tyrosine kinases inhibitors (TKIs) have mostly focused on imatinib while the functional importance of P-glycoprotein (Pgp) the gene product of MDR1 remains controversial for more recent TKIs. By using RNA interference-mediated knockdown of MDR1, we have investigated and compared the specific functional consequence of Pgp on the cellular disposition of the major clinically in use TKIs imatinib, dasatinib, nilotinib, sunitinib and sorafenib. siRNA-mediated knockdown in K562/Dox cell lines provides a unique opportunity to dissect the specific contribution of Pgp to TKIs intracellular disposition. In these conditions, abrogating specifically Pgp-mediated efflux in vitro revealed the remarkable and statistically significant cellular accumulation of imatinib (difference in cellular levels between Pgp-expressing and silenced cells, at high and low incubation concentration, respectively: 6.1 and 6.6), dasatinib (4.9 and 5.6), sunitinib (3.7 and 7.3) and sorafenib (1.2 and 1.4), confirming that these TKIs are all substrates of Pgp. By contrast, no statistically significant difference in cellular disposition of nilotinib was observed as a result of MDR1 expression silencing (differences: 1.1 and 1.5) indicating that differential expression and/or function of Pgp is unlikely to affect nilotinib cellular disposition. This study enables for the first time a direct estimation of the specific contribution of one transporter among the various efflux and influx carriers involved in the cellular trafficking of these major TKIs in vitro. Knowledge on the distinct functional consequence of Pgp expression for these various TKIs cellular distribution is necessary to better appreciate the efficacy, toxicity, and potential drug-drug interactions of TKIs with other classes of therapeutic agents, at the systemic, tissular and cellular levels.

Homology-based identification of capsid determinants that protect HIV1 from human TRIM5{alpha} restriction.

The tropism of retroviruses relies on their ability to exploit cellular factors for their replication as well as to avoid host-encoded inhibitory activities such as TRIM5α. N-tropic murine leukemia virus (MLV) is sensitive to human TRIM5α restriction, whereas human immunodeficiency virus type 1 (HIV1) escapes this antiviral factor. We showed previously that mutation of four critical amino acid residues within the capsid (CA) can render MLV resistant to huTRIM5α. Here, we exploit the high degree of conservation in the tertiary structure of retroviral capsids to map the corresponding positions on the HIV1 capsid. We then demonstrate that, by introducing changes at some of these positions, HIV1 becomes sensitive to huTRIM5α restriction, a phenomenon reinforced by additionally mutating the nearby cyclophilin A (CypA)-binding loop of the viral protein. These results indicate that retroviruses have evolved similar mechanisms to escape TRIM5α restriction, via the interference of structurally homologous determinants in the viral capsid.

Induction of cardiac Angptl4 by dietary fatty acids is mediated by peroxisome proliferator-activated receptor beta/delta and protects against fatty acid-induced oxidative stress.

RATIONALE: Although dietary fatty acids are a major fuel for the heart, little is known about the direct effects of dietary fatty acids on gene regulation in the intact heart. OBJECTIVE: To study the effect of dietary fatty acids on cardiac gene expression and explore the functional consequences. METHODS AND RESULTS: Oral administration of synthetic triglycerides composed of one single fatty acid altered cardiac expression of numerous genes, many of which are involved in the oxidative stress response. The gene most significantly and consistently upregulated by dietary fatty acids encoded Angiopoietin-like protein (Angptl)4, a circulating inhibitor of lipoprotein lipase expressed by cardiomyocytes. Induction of Angptl4 by the fatty acid linolenic acid was specifically abolished in peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)beta/delta(-/-) and not PPARalpha(-/-) mice and was blunted on siRNA-mediated PPARbeta/delta knockdown in cultured cardiomyocytes. Consistent with these data, linolenic acid stimulated binding of PPARbeta/delta but not PPARalpha to the Angptl4 gene. Upregulation of Angptl4 resulted in decreased cardiac uptake of plasma triglyceride-derived fatty acids and decreased fatty acid-induced oxidative stress and lipid peroxidation. In contrast, Angptl4 deletion led to enhanced oxidative stress in the heart, both after an acute oral fat load and after prolonged high fat feeding. CONCLUSIONS: Stimulation of cardiac Angptl4 gene expression by dietary fatty acids and via PPARbeta/delta is part of a feedback mechanism aimed at protecting the heart against lipid overload and consequently fatty acid-induced oxidative stress.

Multi-scale systems analysis of plant development : beyond cellular signaling and tissue morphodynamics

Les plantes sont essentielles pour les sociétés humaines. Notre alimentation quotidienne, les matériaux de constructions et les sources énergétiques dérivent de la biomasse végétale. En revanche, la compréhension des multiples aspects développementaux des plantes est encore peu exploitée et représente un sujet de recherche majeur pour la science. L'émergence des technologies à haut débit pour le séquençage de génome à grande échelle ou l'imagerie de haute résolution permet à présent de produire des quantités énormes d'information. L'analyse informatique est une façon d'intégrer ces données et de réduire la complexité apparente vers une échelle d'abstraction appropriée, dont la finalité est de fournir des perspectives de recherches ciblées. Ceci représente la raison première de cette thèse. En d'autres termes, nous appliquons des méthodes descriptives et prédictives combinées à des simulations numériques afin d'apporter des solutions originales à des problèmes relatifs à la morphogénèse à l'échelle de la cellule et de l'organe. Nous nous sommes fixés parmi les objectifs principaux de cette thèse d'élucider de quelle manière l'interaction croisée des phytohormones auxine et brassinosteroïdes (BRs) détermine la croissance de la cellule dans la racine du méristème apical d'Arabidopsis thaliana, l'organisme modèle de référence pour les études moléculaires en plantes. Pour reconstruire le réseau de signalement cellulaire, nous avons extrait de la littérature les informations pertinentes concernant les relations entre les protéines impliquées dans la transduction des signaux hormonaux. Le réseau a ensuite été modélisé en utilisant un formalisme logique et qualitatif pour pallier l'absence de données quantitatives. Tout d'abord, Les résultats ont permis de confirmer que l'auxine et les BRs agissent en synergie pour contrôler la croissance de la cellule, puis, d'expliquer des observations phénotypiques paradoxales et au final, de mettre à jour une interaction clef entre deux protéines dans la maintenance du méristème de la racine. Une étude ultérieure chez la plante modèle Brachypodium dystachion (Brachypo- dium) a révélé l'ajustement du réseau d'interaction croisée entre auxine et éthylène par rapport à Arabidopsis. Chez ce dernier, interférer avec la biosynthèse de l'auxine mène à la formation d'une racine courte. Néanmoins, nous avons isolé chez Brachypodium un mutant hypomorphique dans la biosynthèse de l'auxine qui affiche une racine plus longue. Nous avons alors conduit une analyse morphométrique qui a confirmé que des cellules plus anisotropique (plus fines et longues) sont à l'origine de ce phénotype racinaire. Des analyses plus approfondies ont démontré que la différence phénotypique entre Brachypodium et Arabidopsis s'explique par une inversion de la fonction régulatrice dans la relation entre le réseau de signalisation par l'éthylène et la biosynthèse de l'auxine. L'analyse morphométrique utilisée dans l'étude précédente exploite le pipeline de traitement d'image de notre méthode d'histologie quantitative. Pendant la croissance secondaire, la symétrie bilatérale de l'hypocotyle est remplacée par une symétrie radiale et une organisation concentrique des tissus constitutifs. Ces tissus sont initialement composés d'une douzaine de cellules mais peuvent aisément atteindre des dizaines de milliers dans les derniers stades du développement. Cette échelle dépasse largement le seuil d'investigation par les moyens dits 'traditionnels' comme l'imagerie directe de tissus en profondeur. L'étude de ce système pendant cette phase de développement ne peut se faire qu'en réalisant des coupes fines de l'organe, ce qui empêche une compréhension des phénomènes cellulaires dynamiques sous-jacents. Nous y avons remédié en proposant une stratégie originale nommée, histologie quantitative. De fait, nous avons extrait l'information contenue dans des images de très haute résolution de sections transverses d'hypocotyles en utilisant un pipeline d'analyse et de segmentation d'image à grande échelle. Nous l'avons ensuite combiné avec un algorithme de reconnaissance automatique des cellules. Cet outil nous a permis de réaliser une description quantitative de la progression de la croissance secondaire révélant des schémas développementales non-apparents avec une inspection visuelle classique. La formation de pôle de phloèmes en structure répétée et espacée entre eux d'une longueur constante illustre les bénéfices de notre approche. Par ailleurs, l'exploitation approfondie de ces résultats a montré un changement de croissance anisotropique des cellules du cambium et du phloème qui semble en phase avec l'expansion du xylème. Combinant des outils génétiques et de la modélisation biomécanique, nous avons démontré que seule la croissance plus rapide des tissus internes peut produire une réorientation de l'axe de croissance anisotropique des tissus périphériques. Cette prédiction a été confirmée par le calcul du ratio des taux de croissance du xylème et du phloème au cours de développement secondaire ; des ratios élevés sont effectivement observés et concomitant à l'établissement progressif et tangentiel du cambium. Ces résultats suggèrent un mécanisme d'auto-organisation établi par un gradient de division méristématique qui génèrent une distribution de contraintes mécaniques. Ceci réoriente la croissance anisotropique des tissus périphériques pour supporter la croissance secondaire. - Plants are essential for human society, because our daily food, construction materials and sustainable energy are derived from plant biomass. Yet, despite this importance, the multiple developmental aspects of plants are still poorly understood and represent a major challenge for science. With the emergence of high throughput devices for genome sequencing and high-resolution imaging, data has never been so easy to collect, generating huge amounts of information. Computational analysis is one way to integrate those data and to decrease the apparent complexity towards an appropriate scale of abstraction with the aim to eventually provide new answers and direct further research perspectives. This is the motivation behind this thesis work, i.e. the application of descriptive and predictive analytics combined with computational modeling to answer problems that revolve around morphogenesis at the subcellular and organ scale. One of the goals of this thesis is to elucidate how the auxin-brassinosteroid phytohormone interaction determines the cell growth in the root apical meristem of Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), the plant model of reference for molecular studies. The pertinent information about signaling protein relationships was obtained through the literature to reconstruct the entire hormonal crosstalk. Due to a lack of quantitative information, we employed a qualitative modeling formalism. This work permitted to confirm the synergistic effect of the hormonal crosstalk on cell elongation, to explain some of our paradoxical mutant phenotypes and to predict a novel interaction between the BREVIS RADIX (BRX) protein and the transcription factor MONOPTEROS (MP),which turned out to be critical for the maintenance of the root meristem. On the same subcellular scale, another study in the monocot model Brachypodium dystachion (Brachypodium) revealed an alternative wiring of auxin-ethylene crosstalk as compared to Arabidopsis. In the latter, increasing interference with auxin biosynthesis results in progressively shorter roots. By contrast, a hypomorphic Brachypodium mutant isolated in this study in an enzyme of the auxin biosynthesis pathway displayed a dramatically longer seminal root. Our morphometric analysis confirmed that more anisotropic cells (thinner and longer) are principally responsible for the mutant root phenotype. Further characterization pointed towards an inverted regulatory logic in the relation between ethylene signaling and auxin biosynthesis in Brachypodium as compared to Arabidopsis, which explains the phenotypic discrepancy. Finally, the morphometric analysis of hypocotyl secondary growth that we applied in this study was performed with the image-processing pipeline of our quantitative histology method. During its secondary growth, the hypocotyl reorganizes its primary bilateral symmetry to a radial symmetry of highly specialized tissues comprising several thousand cells, starting with a few dozens. However, such a scale only permits observations in thin cross-sections, severely hampering a comprehensive analysis of the morphodynamics involved. Our quantitative histology strategy overcomes this limitation. We acquired hypocotyl cross-sections from tiled high-resolution images and extracted their information content using custom high-throughput image processing and segmentation. Coupled with an automated cell type recognition algorithm, it allows precise quantitative characterization of vascular development and reveals developmental patterns that were not evident from visual inspection, for example the steady interspace distance of the phloem poles. Further analyses indicated a change in growth anisotropy of cambial and phloem cells, which appeared in phase with the expansion of xylem. Combining genetic tools and computational modeling, we showed that the reorientation of growth anisotropy axis of peripheral tissue layers only occurs when the growth rate of central tissue is higher than the peripheral one. This was confirmed by the calculation of the ratio of the growth rate xylem to phloem throughout secondary growth. High ratios are indeed observed and concomitant with the homogenization of cambium anisotropy. These results suggest a self-organization mechanism, promoted by a gradient of division in the cambium that generates a pattern of mechanical constraints. This, in turn, reorients the growth anisotropy of peripheral tissues to sustain the secondary growth.

Effectiveness of anti-psychotics and related drugs in the Huntington French-speaking group cohort.

PURPOSE: Huntington's disease is a rare condition. Patients are commonly treated with antipsychotics and tetrabenazine. The evidence of their effect on disease progression is limited and no comparative study between these drugs has been conducted. We therefore compared the effectiveness of antipsychotics on disease progression. METHODS: 956 patients from the Huntington French Speaking Group were followed for up to 8 years between 2002 and 2010. The effectiveness of treatments was assessed using Unified Huntington's Disease Rating Scale (UHDRS) scores and then compared using a mixed model adjusted on a multiple propensity score. RESULTS: 63% of patients were treated with antipsychotics during the survey period. The most commonly prescribed medications were dibenzodiazepines (38%), risperidone (13%), tetrabenazine (12%) and benzamides (12%). There was no difference between treatments on the motor and behavioural declines observed, after taking the patient profiles at the start of the drug prescription into account. In contrast, the functional decline was lower in the dibenzodiazepine group than the other antipsychotic groups (Total Functional Capacity: 0.41 ± 0.17 units per year vs. risperidone and 0.54 ± 0.19 vs. tetrabenazine, both p<0.05). Benzamides were less effective than other antipsychotics on cognitive evolution (Stroop interference, Stroop color and Literal fluency: p<0.05). CONCLUSIONS: Antipsychotics are widely used to treat patients with Huntington's disease. Although differences in motor or behavioural profiles between patients according to the antipsychotics used were small, there were differences in drug effectiveness on the evolution of functional and cognitive scores.

The DNA damage response to adeno-associated virus : centrosome overduplication and induction of cell death independently of the spindle checkpoint

Summary: Adeno-associated virus type 2 (AAV2) is a small virus containing single-stranded DNA of approximately 4.7kb in size. Both ends of the viral genome are flanked with inverted terminal repeat sequences (ITRs), which serve as primers for viral replication. Previous work in our laboratory has shown that AAV2 DNA with ultraviolet radiation-generated crosslinks (UV-AAV2) provokes a DNA damage response in the host cell by mimicking a stalled replication fork. Infection of cells with UV-AAV2 leads to a p53-and Chk1-mediated cell cycle arrest at the G2/M border of the cell cycle. However, tumour cells lacking the tumour suppressor protein p53 cannot sustain this arrest and enter a prolonged impaired mitosis, the outcome of which is cell death. The aim of my thesis was to investigate how UV-inactivated AAV2 kilts p53-deficient cancer cells. I found that the UV-AAV2-induced DNA damage signalling induces centriole overduplication in infected cells. The virus is able to uncouple the centriole duplication cycle from the cell cycle, leading to amplified centrosome numbers. Chk1 colocalises with centrosomes in the infected cells and the centrosome overduplication is dependent on the presence of Chk1, as well as on the activities of ATR and Cdk kinases and on the G2 arrest. The UV-AAV2-induced DNA damage signalling inhibits the degradation of cyclin B 1 and securin by the anaphase promoting complex, suggesting that the spindle checkpoint is activated in these mitotic cells. Interference with the spindle checkpoint components Mad2 and BubR1 revealed that the UV-AAV2-provoked mitotic catastrophe occurs independently of spindle checkpoint function, This work shows that, in the p53 deficient cells, UV-AAV2 triggers mitotic catastrophe associated with a dramatic Chk1-dependent overduplication of centrioles and the consequent formation of multiple spindle poles in mitosis. Résumé Le virus associé à l'adénovirus type 2 (AAV2) est un petit virus contenant un simple brin d'ADN d'environ 4.7kb. Des expériences antérieures dans notre laboratoire ont montré que les liens intramoléculaires sur l'ADN de AAV2 provoqués paz l'irradiation aux ultraviolets (UV) ressemblent à une fourche de réplication bloquée, ce qui provoque une réponse aux dommages à l'ADN dans la cellule hôte. L'infection des cellules avec UV-AAV2 résulte en un arrêt du cycle cellulaire à la transition G2/M entraîné par les protéines ATR et Chk1. Cependant, les cellules tumorales auxquelles il manque le suppresseur de tumeur p53 ne peuvent pas tenir cet arrêt et entrent dans une mitose anormale et prolongée qui se terminera par la mort cellulaire. Le but de ma thèse était d'étudier comment l'AAV2 inactivé par l'irradiation UV tue les cellules cancéreuses n'ayant pas p53. Je montre ici que le signal de dommages à l'ADN induit par UV-AAV2 génère une surduplication des centrioles dans les cellules infectées. Le virus est capable de dissocier le cycle de duplication du centriole du cycle cellulaire ce qui crée un nombre amplifié de centrosomes. Chk1 est co-localisé avec le centrosome dans les cellules infectées et la swduplication du centrosome est dépendante de la présence de Chk1, de l'activité des kinases ATR et Cdk et de l'arrêt en G2 de la cellule. Le signal d'ADN endommagé induit par UV-AAV2 réprime la dégradation des protéines cycline B1 et securine par le complexe promoteur de l'anaphase (APC), ce qui suggère que le point de contrôle du fuseau mitotique est activé dans ces cellules en mitose. L'étude d'interférence avec des éléments du point de contrôle du fuseau mitotique, Mad2 et BubR1, a révélé que la catastrophe mitotique provoquée paz UV-AAV2 survient indépendamment du point de contrôle du fuseau mitotique. Ce travail montre que dans les cellules déficientes en p53, UV-AAV2 induit une catastrophe mitotique associée à une surduplication des centrioles dépendant de Chk1 et ayant pour conséquence dramatique la formation de multiples fuseaux mitotiques dans la cellule en mitose.

Effects of nasal continuous airway pressure on pulmonary and systemic output in preterm infants

Objective: Respiratory assistance with nasal continuous positive airway pressure (n-CPAP) is an effective treatment in premature newborns presenting respiratory distress. The aim of the study was to depict cardiac function, systemic (Qs) and pulmonary output (Qp) by echocardiography in stable premature infants requiring prolonged n-CPAP. Our hypothesis was that n-CPAP could reduce pulmonary blood flow. Patients and methods: All premature infants < 32 weeks gestation, > 7 days-old, requiring n-CPAP without severe respiratory compromise nor need for additional oxygen were prospectively included. Every patient had a first echocardiography while on n-CPAP. N-CPAP was then discontinued for two hours and a second echocardiography was performed. Results: 17 premature infants were included. Mean gestational age was 28 ± 2 weeks and mean weight 1.1 ± 0.3 kg. Following retrieval of n-CPAP we observed an increase in Qp of 53 ml/kg/min (95% CI 19-87 ml/kg/min), but no significant change in Qs. Consecutively a significant increase in Qp/Qs ratio of 16% was found (95% CI 7-29%). Conclusions: Nasal continuous positive airway pressure has hemodynamic effects in preterm infants in stable pulmonary and cardiac conditions. It reduces pulmonary output without interference with systemic output.

Contribution of Intronic miR-338-3p and Its Hosting Gene AATK to Compensatory β-Cell Mass Expansion.

The elucidation of the mechanisms directing β-cell mass regeneration and maintenance is of interest, because the deficit of β-cell mass contributes to diabetes onset and progression. We previously found that the level of the microRNA (miRNA) miR-338-3p is decreased in pancreatic islets from rodent models displaying insulin resistance and compensatory β-cell mass expansion, including pregnant rats, diet-induced obese mice, and db/db mice. Transfection of rat islet cells with oligonucleotides that specifically block miR-338-3p activity increased the fraction of proliferating β-cells in vitro and promoted survival under proapoptotic conditions without affecting the capacity of β-cells to release insulin in response to glucose. Here, we evaluated the role of miR-338-3p in vivo by injecting mice with an adeno-associated viral vector permitting specific sequestration of this miRNA in β-cells. We found that the adeno-associated viral construct increased the fraction of proliferating β-cells confirming the data obtained in vitro. miR-338-3p is generated from an intron of the gene coding for apoptosis-associated tyrosine kinase (AATK). Similarly to miR-338-3p, we found that AATK is down-regulated in rat and human islets and INS832/13 β-cells in the presence of the cAMP-raising agents exendin-4, estradiol, and a G-protein-coupled Receptor 30 agonist. Moreover, AATK expression is reduced in islets of insulin resistant animal models and selective silencing of AATK in INS832/13 cells by RNA interference promoted β-cell proliferation. The results point to a coordinated reduction of miR-338-3p and AATK under insulin resistance conditions and provide evidence for a cooperative action of the miRNA and its hosting gene in compensatory β-cell mass expansion.

Cell wall maturation of Arabidopsis trichomes is dependent on exocyst subunit EXO70H4 and involves callose deposition.

Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) leaf trichomes are single-cell structures with a well-studied development, but little is understood about their function. Developmental studies focused mainly on the early shaping stages, and little attention has been paid to the maturation stage. We focused on the EXO70H4 exocyst subunit, one of the most up-regulated genes in the mature trichome. We uncovered EXO70H4-dependent development of the secondary cell wall layer, highly autofluorescent and callose rich, deposited only in the upper part of the trichome. The boundary is formed between the apical and the basal parts of mature trichome by a callose ring that is also deposited in an EXO70H4-dependent manner. We call this structure the Ortmannian ring (OR). Both the secondary cell wall layer and the OR are absent in the exo70H4 mutants. Ecophysiological aspects of the trichome cell wall thickening include interference with antiherbivore defense and heavy metal accumulation. Ultraviolet B light induces EXO70H4 transcription in a CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC1-dependent way, resulting in stimulation of trichome cell wall thickening and the OR biogenesis. EXO70H4-dependent trichome cell wall hardening is a unique phenomenon, which may be conserved among a variety of the land plants. Our analyses support a concept that Arabidopsis trichome is an excellent model to study molecular mechanisms of secondary cell wall deposition.

Twist1 Is a TNF-Inducible Inhibitor of Clock Mediated Activation of Period Genes.

BACKGROUND: Activation of the immune system affects the circadian clock. Tumor necrosis factor (TNF) and Interleukin (IL)-1β inhibit the expression of clock genes including Period (Per) genes and the PAR-bZip clock-controlled gene D-site albumin promoter-binding protein (Dbp). These effects are due to cytokine-induced interference of E-box mediated transcription of clock genes. In the present study we have assessed the two E-box binding transcriptional regulators Twist1 and Twist2 for their role in cytokine induced inhibition of clock genes. METHODS: The expression of the clock genes Per1, Per2, Per3 and of Dbp was assessed in NIH-3T3 mouse fibroblasts and the mouse hippocampal neuronal cell line HT22. Cells were treated for 4h with TNF and IL-1β. The functional role of Twist1 and Twist2 was assessed by siRNAs against the Twist genes and by overexpression of TWIST proteins. In luciferase (luc) assays NIH-3T3 cells were transfected with reporter gene constructs, which contain a 3xPer1 E-box or a Dbp E-box. Quantitative chromatin immunoprecipitation (ChIP) was performed using antibodies to TWIST1 and CLOCK, and the E-box consensus sequences of Dbp (CATGTG) and Per1 E-box (CACGTG). RESULTS: We report here that siRNA against Twist1 protects NIH-3T3 cells and HT22 cells from down-regulation of Period and Dbp by TNF and IL-1β. Overexpression of Twist1, but not of Twist2, mimics the effect of the cytokines. TNF down-regulates the activation of Per1-3xE-box-luc, the effect being prevented by siRNA against Twist1. Overexpression of Twist1, but not of Twist2, inhibits Per1-3xE-box-luc or Dbp-E-Box-luc activity. ChIP experiments show TWIST1 induction by TNF to compete with CLOCK binding to the E-box of Period genes and Dbp. CONCLUSION: Twist1 plays a pivotal role in the TNF mediated suppression of E-box dependent transactivation of Period genes and Dbp. Thereby Twist1 may provide a link between the immune system and the circadian timing system.

Connexin43 Inhibition Prevents Human Vein Grafts Intimal Hyperplasia.

Venous bypass grafts often fail following arterial implantation due to excessive smooth muscle cells (VSMC) proliferation and consequent intimal hyperplasia (IH). Intercellular communication mediated by Connexins (Cx) regulates differentiation, growth and proliferation in various cell types. Microarray analysis of vein grafts in a model of bilateral rabbit jugular vein graft revealed Cx43 as an early upregulated gene. Additional experiments conducted using an ex-vivo human saphenous veins perfusion system (EVPS) confirmed that Cx43 was rapidly increased in human veins subjected ex-vivo to arterial hemodynamics. Cx43 knock-down by RNA interference, or adenoviral-mediated overexpression, respectively inhibited or stimulated the proliferation of primary human VSMC in vitro. Furthermore, Cx blockade with carbenoxolone or the specific Cx43 inhibitory peptide 43gap26 prevented the burst in myointimal proliferation and IH formation in human saphenous veins. Our data demonstrated that Cx43 controls proliferation and the formation of IH after arterial engraftment.