Vitamin D: a review on its effects on muscle strength, the risk of fall, and frailty.

Vitamin D is the main hormone of bone metabolism. However, the ubiquitary nature of vitamin D receptor (VDR) suggests potential for widespread effects, which has led to new research exploring the effects of vitamin D on a variety of tissues, especially in the skeletal muscle. In vitro studies have shown that the active form of vitamin D, calcitriol, acts in myocytes through genomic effects involving VDR activation in the cell nucleus to drive cellular differentiation and proliferation. A putative transmembrane receptor may be responsible for nongenomic effects leading to rapid influx of calcium within muscle cells. Hypovitaminosis D is consistently associated with decrease in muscle function and performance and increase in disability. On the contrary, vitamin D supplementation has been shown to improve muscle strength and gait in different settings, especially in elderly patients. Despite some controversies in the interpretation of meta-analysis, a reduced risk of falls has been attributed to vitamin D supplementation due to direct effects on muscle cells. Finally, a low vitamin D status is consistently associated with the frail phenotype. This is why many authorities recommend vitamin D supplementation in the frail patient.

ß2-adrenergic agonists actions on the human skeletal muscle

Les ß2-agonistes sont des bronchodilatateurs qui sont prescrits pour traiter l'asthme et l'asthme induite par l'exercice (AIE). Il est relevant de comprendre s'il y a une utilisation adéquate de ces médicaments pour traiter l'AIE chez les athlètes de haut niveau, ou s'ils sont utilisés pour leur potentiel effet ergogénique sur la performance physique. Ce travail examine les actions centrales et périphériques sur la fonction contractile du muscle squelettique humain in vivo induits par l'ingestion d'une dose thérapeutique de ß2- agonistes. Le premier but était d'évaluer si les ß2-agonistes exerçaient une potentialisation de la contractilité du muscle humain et/ou un effet "anti¬fatigue" comme observé dans le modèle animal. Les résultats n'ont fournit aucune évidence d'une potentialisation sur le muscle squelettique humain in vivo non-fatigué et fatigué induit par l'administration orale de ß2-agonistes. Tout effet excitateur exercé par ce traitement sur le système nerveux central a été aussi exclu. Le deuxième but était de déterminer si les ß2-agonistes affaiblissaient la contractilité du muscle squelettique humain à contraction lente, et d'évaluer si ce changement pouvait interférer avec le contrôle moteur au muscle. Les résultats ont montré que les ß2-agonistes affaiblissent la contractilité des fibres lentes, comme conséquence de l'effet lusitrope positif se produisant dans ces fibres. La capacité de développer une force maximale n'est pas réduite par le traitement, même si une augmentation de la commande centrale au muscle est requise pour produire la même force lors de contractions sous-maximales. Le but final était d'examiner si une adaptation du contrôle moteur était re¬quis pour compenser l'affaiblissement des fibres lentes exercée par les ß2- agonistes pendant un exercice volontaire, et de déterminer si cette adaptation centrale pouvait accroître la fatigue musculaire. Malgré le fait que les résultats confirment l'effet affaiblissant induit par les ß2-agonistes, ce changement contractile n'influence pas le contrôle moteur au muscle pendant les contractions sous-maximales de l'exercice fatiguant, et n'accroît pas le degré de fatigue. Ce travail éclaircit les actions spécifiques des ß2-agonistes sur la fonction contractile du muscle squelettique humain in vivo et leurs influence sur le contrôle moteur. Les mécanismes sous-jacents de l'action ergogénique sur la performance physique produit par les ß2-agonistes sont aussi élucidés. -- ß2-Agonists are bronchodilators that are widely prescribed for the treatment of asthma and exercise-induced asthma (EIA). The extensive use of ß2-agonists by competitive athletes has raised the question as to whether there is a valid need for this class of drugs because of EIA or a misuse because of their potential ergogenic effect on exercise performance. This work investigated the central and peripheral actions that were elicited by the ingestion of a therapeutic dose of ß2-agonists on the contractility of human skeletal muscle in vivo. The first objective was to investigate whether ß2-agonists would potentiate muscle contractility and/or exert the "anti-fatigue" effect observed in animal models. The findings did not provide any evidence for the ß2-agonist-induced potentiation of in vivo human non-fatigued and fatigued skeletal muscle. Moreover, the findings exclude any excitatory action of this treatment on the central nervous system. The second objective was to explore whether the weakening action on the contractile function would occur after ß2-agonist intake in human slow-twitch skeletal muscle and to ascertain whether this contractile change may interfere with muscle motor control. The results showed that ß2-agonists weaken the contractility of slow-twitch muscle fibres as a result of the lusitropic effect occurring in these fibres. The maximal force-generating capacity of the skeletal muscle is not reduced by ß2-agonists, even though an augmented neural drive to muscle is required to develop the same force during submaximal contractions. The final objective was to examine whether a motor control adjustment is needed to compensate for the ß2-agonist-induced weakening effect on slow- twitch fibres during a voluntary exercise and to also assess whether this central adaptation could exaggerate muscle fatigue. Despite the findings confirming the occurrence of the weakening action that is exerted by ß2- agonists, this contractile change did not interfere with muscle motor control during the submaximal contractions of the fatiguing exercise and did not augment the degree of the muscle fatigue. This work contributes to a better understanding of the specific actions of ß2-agonists on the contractile function of in vivo human skeletal muscles and their influence on motor control. In addition, the findings elucidate mechanisms that could underlie the ergogenic effect that is exerted by ß2- agonists on physical performance.

9C.09: TREATMENT WITH CANDESARTAN UNMASKS HIGHER URINARY NOREPINEPHRINE EXCRETION IN WHITE COAT HYPERTENSIVE PATIENTS COMPARED TO HEALTHY NORMOTENSIVE PARTICIPANTS.

OBJECTIVE: White coat hypertensive is a pre-hypertensive state that has been associated with increased sympathetic drive. The objective of the study was to compare the exposure of the kidney to sympathetic nerve activity using urinary normetanephrine (UNMN) as a marker of renal sympathetic exposure in white coat hypertensive (WCH) and healthy normotensive (HN) participants. DESIGN AND METHOD: This was a double-blind randomized placebo-controlled crossover study. WCH were included if office blood pressure was >140/80 mmHg and ambulatory blood pressure <135/85 mmHg and HN if OBP was <140/90 mmHg and ABP <135/85 mmHg Participants were randomized to receive either 16 mg of candesartan or a matched placebo for one week before study day. On the study day systemic and renal hemodynamics as well as plasma norepinephrine and urinary excretion of normetanephrine (measured by LC/MS-MS were measured after one hour of baseline, one hour of lower body negative pressure and one hour of recovery period. Excretion of UNMN was expressed as the total of UNMN excreted during these three hours (cumUNMN). Paired or unpaired t-test were used for comparison. RESULTS: 25 HN and 12 WCH participants were included in the study. Mean age (±standard deviation), BMI were respectively 31.0±10.5 years and 22.0 ± 2.2 Kg/m2 in HN and 40.7±17.8 years and 26.7 ± 6.3 Kg/m2 in WCH.Table 1 Baseline mean blood pressure, plasma noradrenaline and cumulated UNMN during placebo and candesartan(Figure is included in full-text article.)Mean blood pressure was higher during placebo and candesartan in WCH compared to HN. Cumulated UNMN was higher in both groups after candesartan treatment. Cumulated UNMN was higher in WCH than in HN only after candesartan treatment. CONCLUSIONS: Urinary excretion of normetanephrine is increased in WCH compared to HN when treated with candesartan. The increased excretion of uNMN when the renin angiotensin system is blocked might reflect an increased sensitivity of WCH to stress conditions such as orthostatic stress.

Post-transcriptional regulation of circadian gene expression by miRNAs

La grande majorité des organismes vivants ont développé un système d'horloges biologiques internes, appelées aussi horloges circadiennes, contrôlant l'expression de gênes impliqués dans de nombreux processus moléculaires et comportementaux. Au cours de la dernière décennie, des analyses « microarray » et séquençages à haut débit sur divers tissus de mammifères, indiquent que jusqu'à 20% du transcriptome serait sous contrôle circadien. Il était jusqu'à présent admis que la majorité des ARNm ayant une accumulation rythmique était générée par une transcription qui était elle-même rythmique. Toutefois, de récentes études ont suggéré qu'une proportion considérable des ARNm cycliques serait en fait générée par des mécanismes post-transcriptionnelles, incluant une régulation par micro-ARN (miARN). Lorsque j'ai débuté mon travail de thèse, l'influence des miARN sur l'expression des gènes circadiens, au niveau pangénomique, était encore méconnue. Par l'utilisation d'un modèle murin, dont la biogenèse des miARN a été spécifiquement désactivée au niveau des cellules hépatiques (knockout conditionnel pour Dicer), je me suis donc intéressée au rôle que jouaient ces molécules régulatrices sur la rythmicité de l'expression génique dans le foie. Des séquençages sur l'ensemble du transcriptome révèlent que l'horloge interne du foie est étonnement résistante à la perte totale des miARN. Nous avons cependant trouvé que les miARN agissent de façon importante sur la régulation de l'expression des gènes contrôlés par l'horloge moléculaire. La corégulation par les miARN, affectant jusqu'à 30% des gènes transcrits de façon rythmiques, conduit ainsi à une modulation de phase et d'amplitude du rythme de l'abondance des ARNm. En revanche, seuls peu de transcrits dépendent uniquement des miARN pour la rythmicité de leur accumulation. Enfin, mon travail met en évidence plusieurs miARN spécifiques, qui semblent préférentiellement moduler l'expression des gènes cycliques et permet l'identification de voies hépatiques particulièrement sujettes à une double régulation par les miARN et l'horloge biologique interne. La première masse d'analyses a essentiellement porté sur le rôle que jouent les miARN au niveau de l'expression des gènes contrôlés par l'horloge interne. Dans deux études de suivi, je me suis penchée sur deux aspects supplémentaires et complémentaires de la manière dont les miARN et l'oscillation de l'expression des gènes interagissent. Dans les hépatocytes murins, spécifiquement privés de Dicer, je me suis demandée si un phénotype horloge avait pu être masqué, dû à un entraînement stable de l'horloge du foie par l'horloge maîtresse du cerveau. J'ai donc commencé une série d'expériences ambitieuses (impliquant la mesure de la rythmicité du foie in vivo, chez l'animal vivant) afin de déséquilibrer l'entrainement de l'horloge hépatique via l'utilisation d'un protocole nutritionnel spécifique. Les premiers résultats suggèrent que dans des conditions où l'animal subit une restriction alimentaire pendant la journée, les miARN sont importants dans la cinétique d'adaptation des organes périphériques à un nouvel horaire de sustentation. Dans une deuxième ligne de recherche, j'ai plus profondément étudié quels seraient les miARN responsables des rythmes post-transcriptionnels des ARNm, en utilisant le séquençage de « small » ARN sur 24h. L'analyse est en cours et se poursuivra après l'obtention de mon diplôme. De façon générale, mon travail révèle d'importants et nouveaux rôles des miARN dans la modulation de l'expression circadienne des gènes hépatiques. De plus, le set de données générées dans l'étude déjà publiée, peut dorénavant servir de ressource valable pour de prochaines investigations sur le rôle physiologique que les miARN jouent au niveau du foie. -- Most living organisms have developed internal timing systems, called circadian clocks, to drive the rhythmic expression of genes involved in many molecular and behavioral processes. Over the last decade, microarray analyses and high- throughput sequencing from various mammalian tissues have indicated that up to 20% of the transcriptome are under circadian control. It was generally assumed that the majority of rhythmic mRNA accumulation is generated by rhythmic transcription. However, recent studies have suggested that a considerable proportion of mRNA cycling may actually be generated by post-transcriptional mechanisms, including by microRNAs. When I started my thesis work, it was still unknown how miRNAs influence circadian gene expression in a genome-wide fashion. Using a mouse model in which miRNA biogenesis can be inactivated in hepatocytes (conditional Dicer knockout mouse), I have thus addressed the role that these regulatory molecules play in rhythmic gene expression in the liver. Whole transcriptome sequencing revealed that the hepatic core clock was surprisingly resilient to total miRNA loss. However, we found that miRNAs acted as important regulators of clock-controlled gene expression. Co- regulation by miRNAs, which affected up to 30% of rhythmically transcribed genes, thus led to the modulation of phases and amplitudes of mRNA abundance rhythms. By contrast, only very few transcripts were strictly dependent on miRNAs for their rhythmic accumulation. Finally, my work highlights several specific miRNAs that appear to preferentially modulate cyclic gene expression, and identifies pathways in the liver that are particularly prone to dual regulation through miRNAs and the clock. The first bulk of analyses mainly dealt with the role that miRNAs play at the level of rhythmic clock output gene expression. In two follow-up studies I further delved into two additional, complementary aspects of how miRNAs and gene expression oscillations interact. First, I addressed whether a core clock phenotype in the hepatocyte-specific Dicer knockout could have been masked due to the stable entrainment of the liver clock by the animals' master clock in the brain. I thus started a series of ambitious experiments (involving the in vivo recording of liver rhythms in live animals) to bring the stable entrainment of the liver clock out of equilibrium using specific feeding protocols. My first results suggest that under conditions when animals are challenged by food restriction to daytime, miRNAs are important for the kinetics of adapting to unusual mealtime in peripheral tissue. In a second line of research, I have more carefully investigated which miRNAs are responsible for post- transcriptional mRNA rhythms using small RNA sequencing around-the-clock. The analyses are ongoing and will be continued after my graduation. Overall, my work uncovered important and novel roles of miRNA activity in shaping hepatic circadian gene expression; moreover, the datasets collect in the published studies can serve as a valuable resource for further investigations into the physiological roles that miRNAs play in liver. -- L'alternance du jour et de la nuit dirige depuis longtemps la vie quotidienne des êtres humains et de la plupart des organismes sur terre. Ce cycle de 24 heures façonne beaucoup de changements comportementaux et physiologiques tels que la vigilance, la température corporelle et le sommeil. Les rythmes journaliers, appelés rythmes circadiens, sont dirigés par des horloges biologiques tournant dans presque chaque cellule du corps. Une structure dans le cerveau agit en tant qu'horloge maitresse pour synchroniser les horloges internes entre elles et en fonction des signaux de jour/nuit extérieurs. Dans les cellules "les gènes de l'horloge" sont activés et désactivés une fois par jour ce qui déclenche des cycles dans lesquels des protéines sont produites de manière circadienne. Ces rythmes protéiques sont spécialisés pour chaque tissu ou organe et peuvent les aider à réaliser leurs tâches quotidiennes. Les rythmes circadiens peuvent être générés d'autres manières n'impliquant pas directement les composants des gènes de l'horloge. Les ARN messagers (ARNm) sont des molécules intermédiaires dans la production de protéines à partir d'ADN. Dans le foie des souris jusqu'à 20% des molécules d'ARNm sont produites suivant des rythmes circadiens. Le foie réalise des tâches essentielles dans le contrôle du métabolisme incluant celui des hydrates de carbone, des graisses et du cholestérol. Un timing précis est important afin de traiter les substances nutritives correctement lors des repas il en résulte une variation des quantités de certains ARNm et protéines coïncidant avec les repas. Les microARNs constituent une autre classe de molécules ARN de très petite taille qui régulent l'efficacité de traduction des ARNm en protéines et la stabilité des ARNm. Lors de mon travail de thèse, j'ai exploré de manière approfondie l'influence de ces petits régulateurs sur les rythmes circadiens du foie de souris. Ces expériences qui impliquaient le "Knock-out" d'un gène essentiel à la production de microARNs montrent qu'au lieu de générer les rythmes des ARNm, les microARNs les ajustent pour répondre aux besoins spécifiques du foie comme assurer leur pic au bon moment de la journée. Le ciblage de microARNs spécifiques peut révéler de nouvelles stratégies pour rectifier ces rythmes lorsque par exemple les fonctions métaboliques ne fonctionnent plus normalement. -- The rising and setting of the sun have long driven the daily schedules of humans and most organisms on the earth. This 24-hr cycle shapes many behavioural and physiological changes, such as alertness, body temperature, and sleep. These daily rhythms, which are called circadian rhythms, are dictated by biological clocks that are ticking in almost every single cell of the body. A region in the brain acts as a master clock to synchronize the internal clocks with each other and with the outside light/dark cycles. In cells, "core clock genes" are turned on and off once per day, which triggers cycles that cause some proteins to be produced in a circadian manner. The protein rhythms are specialized to a particular tissue or organ, and may help them to carry out their designated daily tasks. However, circadian rhythms might also be produced by other ways that do not involve these core clock components. Messenger RNAs (mRNAs) are intermediate molecules in the production of proteins from DNA. In the mouse liver, up to 20% of mRNA molecules are produced in circadian cycles. The liver performs essential tasks that control metabolism-including that of carbohydrates, fats, and cholesterol. Precisely timing when certain mRNAs and proteins reach peaks and troughs in their activities to coincide with mealtimes is important for nutrients to be properly processed. Other RNA molecules called microRNAs, i.e. RNAs of very small size, regulate at which rate mRNA molecules are translated into proteins. In my thesis work, I have explored at the influence of these small regulators on circadian rhythms in the mouse liver in greater detail. These experiments, which involved "knocking out" a gene that is essential for the production of microRNAs, show that rather than generating the mRNA rhythms, the microRNAs appear to adjust them to meet the specific needs of the liver, such as ensuring that they peak at the right time-of-day. Targeting specific microRNA molecules may reveal new strategies to tweak these rhythms, which could help to improve conditions when metabolic functions go wrong.

The role of geography and ecology in shaping repeated patterns of morphological and genetic differentiation between European minnows (Phoxinus phoxinus) from the Pyrenees and the Alps

Neutral and selective processes c an drive repeated patterns of evolu tion in dif ferent groups of populationsexp eriencing similar ecol ogica l gradients. In this paper, we used a combinat ion of nucl ear and mitochondrialDNA markers, as well as geometric morphometrics, to investigate repeated patterns of morphological andgenetic divergence of E uropean minnows in two mountain ranges : the Pyrenees and the Al ps. Europeanminnows (Phoxinus phoxinus) are cyprinid fish i nha bitin g most freshwater bodies in Europe, including those indifferent mountain r anges that could act as major geographical barriers to gene flow. We explored patterns ofP. phoxinus phenotypic and genetic di versi fication along a gradi ent of alti tude common to the two mountainranges, and tested for isolation by distance (IBD), isolation by environment (IBE) and isolation by adaptation(IBA). The results indicated that populations from the Pyr enees a nd the Alps bel ong to two well differentiated,reciprocally monophyletic mt DNA lineages. Substantial genetic differentiation due to geographical isolationwithin and between populations from the Pyrenees and the Alps was also found using rapidly evolving AFLPsmarkers (isolation by distance or IBD), as well as morphological differences between mountain ranges. Als o,morphology varied strong ly with elevation and so did genetic differentiation to a lower extent. Despitemoderate evidence for IBE and IBA, and therefore of repeated evolution, substantial population heterogeneitywas found at the genetic level, suggesting that selection and population specific genetic drift act in concert toaffect genetic divergence.

Assessing the use of very high resolution data to predict species distribution in a mountain environment

Nowadays, Species Distribution Models (SDMs) are a widely used tool. Using different statistical approaches these models reconstruct the realized niche of a species using presence data and a set of variables, often topoclimatic. There utilization range is quite large from understanding single species requirements, to the creation of nature reserve based on species hotspots, or modeling of climate change impact, etc... Most of the time these models are using variables at a resolution of 50km x 50km or 1 km x 1 km. However in some cases these models are used with resolutions below the kilometer scale and thus called high resolution models (100 m x 100 m or 25 m x 25 m). Quite recently a new kind of data has emerged enabling precision up to lm x lm and thus allowing very high resolution modeling. However these new variables are very costly and need an important amount of time to be processed. This is especially the case when these variables are used in complex calculation like models projections over large areas. Moreover the importance of very high resolution data in SDMs has not been assessed yet and is not well understood. Some basic knowledge on what drive species presence-absences is still missing. Indeed, it is not clear whether in mountain areas like the Alps coarse topoclimatic gradients are driving species distributions or if fine scale temperature or topography are more important or if their importance can be neglected when balance to competition or stochasticity. In this thesis I investigated the importance of very high resolution data (2-5m) in species distribution models using either very high resolution topographic, climatic or edaphic variables over a 2000m elevation gradient in the Western Swiss Alps. I also investigated more local responses of these variables for a subset of species living in this area at two precise elvation belts. During this thesis I showed that high resolution data necessitates very good datasets (species and variables for the models) to produce satisfactory results. Indeed, in mountain areas, temperature is the most important factor driving species distribution and needs to be modeled at very fine resolution instead of being interpolated over large surface to produce satisfactory results. Despite the instinctive idea that topographic should be very important at high resolution, results are mitigated. However looking at the importance of variables over a large gradient buffers the importance of the variables. Indeed topographic factors have been shown to be highly important at the subalpine level but their importance decrease at lower elevations. Wether at the mountane level edaphic and land use factors are more important high resolution topographic data is more imporatant at the subalpine level. Finally the biggest improvement in the models happens when edaphic variables are added. Indeed, adding soil variables is of high importance and variables like pH are overpassing the usual topographic variables in SDMs in term of importance in the models. To conclude high resolution is very important in modeling but necessitate very good datasets. Only increasing the resolution of the usual topoclimatic predictors is not sufficient and the use of edaphic predictors has been highlighted as fundamental to produce significantly better models. This is of primary importance, especially if these models are used to reconstruct communities or as basis for biodiversity assessments. -- Ces dernières années, l'utilisation des modèles de distribution d'espèces (SDMs) a continuellement augmenté. Ces modèles utilisent différents outils statistiques afin de reconstruire la niche réalisée d'une espèce à l'aide de variables, notamment climatiques ou topographiques, et de données de présence récoltées sur le terrain. Leur utilisation couvre de nombreux domaines allant de l'étude de l'écologie d'une espèce à la reconstruction de communautés ou à l'impact du réchauffement climatique. La plupart du temps, ces modèles utilisent des occur-rences issues des bases de données mondiales à une résolution plutôt large (1 km ou même 50 km). Certaines bases de données permettent cependant de travailler à haute résolution, par conséquent de descendre en dessous de l'échelle du kilomètre et de travailler avec des résolutions de 100 m x 100 m ou de 25 m x 25 m. Récemment, une nouvelle génération de données à très haute résolution est apparue et permet de travailler à l'échelle du mètre. Les variables qui peuvent être générées sur la base de ces nouvelles données sont cependant très coûteuses et nécessitent un temps conséquent quant à leur traitement. En effet, tout calcul statistique complexe, comme des projections de distribution d'espèces sur de larges surfaces, demande des calculateurs puissants et beaucoup de temps. De plus, les facteurs régissant la distribution des espèces à fine échelle sont encore mal connus et l'importance de variables à haute résolution comme la microtopographie ou la température dans les modèles n'est pas certaine. D'autres facteurs comme la compétition ou la stochasticité naturelle pourraient avoir une influence toute aussi forte. C'est dans ce contexte que se situe mon travail de thèse. J'ai cherché à comprendre l'importance de la haute résolution dans les modèles de distribution d'espèces, que ce soit pour la température, la microtopographie ou les variables édaphiques le long d'un important gradient d'altitude dans les Préalpes vaudoises. J'ai également cherché à comprendre l'impact local de certaines variables potentiellement négligées en raison d'effets confondants le long du gradient altitudinal. Durant cette thèse, j'ai pu monter que les variables à haute résolution, qu'elles soient liées à la température ou à la microtopographie, ne permettent qu'une amélioration substantielle des modèles. Afin de distinguer une amélioration conséquente, il est nécessaire de travailler avec des jeux de données plus importants, tant au niveau des espèces que des variables utilisées. Par exemple, les couches climatiques habituellement interpolées doivent être remplacées par des couches de température modélisées à haute résolution sur la base de données de terrain. Le fait de travailler le long d'un gradient de température de 2000m rend naturellement la température très importante au niveau des modèles. L'importance de la microtopographie est négligeable par rapport à la topographie à une résolution de 25m. Cependant, lorsque l'on regarde à une échelle plus locale, la haute résolution est une variable extrêmement importante dans le milieu subalpin. À l'étage montagnard par contre, les variables liées aux sols et à l'utilisation du sol sont très importantes. Finalement, les modèles de distribution d'espèces ont été particulièrement améliorés par l'addition de variables édaphiques, principalement le pH, dont l'importance supplante ou égale les variables topographique lors de leur ajout aux modèles de distribution d'espèces habituels.

STING activation of tumor endothelial cells initiates spontaneous and therapeutic antitumor immunity.

Spontaneous CD8 T-cell responses occur in growing tumors but are usually poorly effective. Understanding the molecular and cellular mechanisms that drive these responses is of major interest as they could be exploited to generate a more efficacious antitumor immunity. As such, stimulator of IFN genes (STING), an adaptor molecule involved in cytosolic DNA sensing, is required for the induction of antitumor CD8 T responses in mouse models of cancer. Here, we find that enforced activation of STING by intratumoral injection of cyclic dinucleotide GMP-AMP (cGAMP), potently enhanced antitumor CD8 T responses leading to growth control of injected and contralateral tumors in mouse models of melanoma and colon cancer. The ability of cGAMP to trigger antitumor immunity was further enhanced by the blockade of both PD1 and CTLA4. The STING-dependent antitumor immunity, either induced spontaneously in growing tumors or induced by intratumoral cGAMP injection was dependent on type I IFNs produced in the tumor microenvironment. In response to cGAMP injection, both in the mouse melanoma model and an ex vivo model of cultured human melanoma explants, the principal source of type I IFN was not dendritic cells, but instead endothelial cells. Similarly, endothelial cells but not dendritic cells were found to be the principal source of spontaneously induced type I IFNs in growing tumors. These data identify an unexpected role of the tumor vasculature in the initiation of CD8 T-cell antitumor immunity and demonstrate that tumor endothelial cells can be targeted for immunotherapy of melanoma.

Fluctuation-Driven Neural Dynamics Reproduce Drosophila Locomotor Patterns.

The neural mechanisms determining the timing of even simple actions, such as when to walk or rest, are largely mysterious. One intriguing, but untested, hypothesis posits a role for ongoing activity fluctuations in neurons of central action selection circuits that drive animal behavior from moment to moment. To examine how fluctuating activity can contribute to action timing, we paired high-resolution measurements of freely walking Drosophila melanogaster with data-driven neural network modeling and dynamical systems analysis. We generated fluctuation-driven network models whose outputs-locomotor bouts-matched those measured from sensory-deprived Drosophila. From these models, we identified those that could also reproduce a second, unrelated dataset: the complex time-course of odor-evoked walking for genetically diverse Drosophila strains. Dynamical models that best reproduced both Drosophila basal and odor-evoked locomotor patterns exhibited specific characteristics. First, ongoing fluctuations were required. In a stochastic resonance-like manner, these fluctuations allowed neural activity to escape stable equilibria and to exceed a threshold for locomotion. Second, odor-induced shifts of equilibria in these models caused a depression in locomotor frequency following olfactory stimulation. Our models predict that activity fluctuations in action selection circuits cause behavioral output to more closely match sensory drive and may therefore enhance navigation in complex sensory environments. Together these data reveal how simple neural dynamics, when coupled with activity fluctuations, can give rise to complex patterns of animal behavior.

The effect of learning on the evolution of new courtship behavior: a simulation model

The fact that individuals learn can change the relationship between genotype and phenotype in the population, and thus affect the evolutionary response to selection. Here we ask how male ability to learn from female response affects the evolution of a novel male behavioral courtship trait under pre-existing female preference (sensory drive). We assume a courtship trait which has both a genetic and a learned component, and a two-level female response to males. With individual-based simulations we show that, under this scenario, learning generally increases the strength of selection on the genetic component of the courtship trait, at least when the population genetic mean is still low. As a consequence, learning not only accelerates the evolution of the courtship trait, but also enables it when the trait is costly, which in the absence of learning results in an adaptive valley. Furthermore, learning can enable the evolution of the novel trait in the face of gene flow mediated by immigration of males that show superior attractiveness to females based on another, non-heritable trait. However, rather than increasing monotonically with the speed of learning, the effect of learning on evolution is maximized at intermediate learning rates. This model shows that, at least under some scenarios, the ability to learn can drive the evolution of mating behaviors through a process equivalent to Waddington's genetic assimilation.

Pre-dispersal predation effect on seed packaging strategies and seed viability.

An increased understanding of intraspecific seed packaging (i.e. seed size/number strategy) variation across different environments may improve current knowledge of the ecological forces that drive seed evolution in plants. In particular, pre-dispersal seed predation may influence seed packaging strategies, triggering a reduction of the resources allocated to undamaged seeds within the preyed fruits. Assessing plant reactions to pre-dispersal seed predation is crucial to a better understanding of predation effects, but the response of plants to arthropod attacks remains unexplored. We have assessed the effect of cone predation on the size and viability of undamaged seeds in populations of Juniperus thurifera with contrasting seed packaging strategies, namely, North African populations with single-large-seeded cones and South European populations with multi-small-seeded cones. Our results show that the incidence of predation was lower on the single-large-seeded African cones than on the multi-small-seeded European ones. Seeds from non-preyed cones were also larger and had a higher germination success than uneaten seeds from preyed cones, but only in populations with multi-seeded cones and in cones attacked by Trisetacus sp., suggesting a differential plastic response to predation. It is possible that pre-dispersal seed predation has been a strong selective pressure in European populations with high cone predation rates, being a process which maintains multi-small-seeded cones and empty seeds as a strategy to save some seeds from predation. Conversely, pre-dispersal predation might not have a strong effect in the African populations with single-large-seeded cones characterized by seed germination and filling rates higher than those in the European populations. Our results indicate that differences in pre-dispersal seed predators and predation levels may affect both selection on and intraspecific variation in seed packaging.

Impact of Early-Life Exposures on Immune Maturation and Susceptibility to Disease.

Exiting from the largely sterile environment of the womb, the neonatal immune system is not fully mature, and thus neonatal immune cells must simultaneously mount responses against environmental stimuli while maturing. This dynamic process of immune maturation is driven by a variety of cell-intrinsic and extrinsic factors. Recent studies have focused on some of these factors and have shed light on the mechanisms by which they drive immune maturation. We review the interactions and consequences of immune maturation during the pre- and perinatal period. We discuss environmental signals in early life that are needed for healthy immune homeostasis, and highlight detrimental factors that can set an individual on a path towards disease. This early-life period of immune maturation could hold the key to strategies for setting individuals on trajectories towards health and reduced disease susceptibility.

Acid-sensing ion channel 1a drives AMPA receptor plasticity following ischemia and acidosis in hippocampal CA1 neurons

The CA1 region of the hippocampus is particularly vulnerable to ischemic damage. While NMDA receptors play a major role in excitotoxicity, it is thought to be exacerbated in this region by two forms of post-ischemic AMPA receptor (AMPAR) plasticity - namely, anoxic long-term potentiation (a-LTP), and a delayed increase in the prevalence of Ca2+ -permeable GluA2-lacking AMPARs (CP-AMPARs). The acid-sensing ion channel 1a (ASIC1a) which is expressed in CA1 pyramidal neurons, is also known to contribute to post-ischemic neuronal death and to physiologically induced LTP. This raises the question - does ASIC1a activation drive the post-ischemic forms of AMPAR plasticity in CA1 pyramidal neurons? We have tested this by examining organotypic hippocampal slice cultures (OHSCs) exposed to oxygen glucose deprivation (OGD), and dissociated cultures of hippocampal pyramidal neurons (HPN) exposed to low pH (acidosis). We find that both a-LTP and the delayed increase in the prevalence of CP-AMPARs are dependent on ASIC1a activation during ischemia. Indeed, acidosis alone is sufficient to induce the increase in CP-AMPARs. We also find that inhibition of ASIC1a channels circumvents any potential neuroprotective benefit arising from block of CP-AMPARs. By demonstrating that ASIC1a activation contributes to post-ischemic AMPAR plasticity, our results identify a functional interaction between acidotoxicity and excitotoxicity in hippocampal CA1 cells, and provide insight into the role of ASIC1a and CP-AMPARs as potential drug targets for neuroprotection. We thus propose that ASIC1a activation can drive certain forms of CP-AMPAR plasticity, and that inhibiting ASIC1a affords neuroprotection.

Inactive matrix gla-protein is associated with arterial atiffness in an adult population-based study

La vitesse de l'onde de pouls (VOP) est la méthode pour mesurer la rigidité artérielle la plus répandue et la plus validée. C'est aussi un prédicteur indépendant de la mortalité. La Matrix Gla- protein (MGP) est une protein qui inhibe les calcifications vasculaires. MGP nécessite une enzyme dérivée de la vitamine K pour être activée, à l'instar de certains facteurs de coagulation. La forme inactive de MGP, connue sous le terme de « desphospho-uncarboxylated MGP » (dp-ucMGP), peut-être mesurée dans le plasma. Plus les apports de vitamine K sont importants plus les taux de dp-ucMGP diminue. Les taux de dp-ucMGP ont déjà été étudiés et associés à différents marqueurs cardiovasculaires (CV), aux événements CV et à la mortalité. Dans notre travail de recherche nous avons émis l'hypothèse que des taux élevés de dp-ucMGP seraient associés à une VOP élevée. Nous avons recruté les participants à travers une étude multicentrique suisse (SKIPOGH). Le processus de recrutement ciblait des familles dans lesquelles plusieurs membres étaient d'accord de participer. Nous avons mesuré la dp-ucMGP plasmatique grâce à la méthode immuno-enzymatique « ELISA ». Concernant la VOP, nous avons mesuré les ondes de pression au niveau carotidien et fémorale grâce à un tonomètre et calculer la vitesse de leurs propagations. Par la suite nous avons utilisé un modèle de régression linéaire multiple afin de déterminer le lien entre la VOP et dp- ucMGP. Le modèle était ajusté pour l'âge, la fonction rénale et les risques CV classiques. Nous avons inclut 1001 participants dans les analyses (475 hommes et 526 femmes). La valeur moyenne de la VOP était de 7.87 ± 2.10 (m/s) et celle de dp-ucMGP de 0.43 ± 0.20 (nmol/L). La VOP était positivement et significativement associée à dp-ucMGP avant comme après ajustement pour le sexe, l'âge, l'indice de masse corporel, la taille, la pression artérielle systolique et diastolique, la fréquence cardiaque, la fonction rénale, les taux de cholestérol (LDL, HDL), la glycémie, la consommation de tabac, la présence d'un diabète, l'utilisation de médicaments antihypertenseurs ou hypolipémiants et la présence d'antécédents CV (P<0.01). En conclusion, des taux élevés de dp-ucMGP sont positivement et indépendamment associés à la rigidité artérielle après ajustement pour les facteurs de risques CV traditionnels, la fonction rénale et l'âge. Des études expérimentales sont nécessaires afin de déterminer si une supplémentation en vitamine K permet de ralentir l'avancement de la rigidité artérielle grâce à son activation de la MGP.

The regulation of the mucosal immune response by secretory IgA

L'immunoglobuline A sécrétoire (SlgA) est l'anticorps qui est dominant dans la réponse humorale des muqueuses. IgA est produit localement sous la forme de dimère ou polymère. Ces derniers sont ensuite relâchés dans les sécrétions muqueuses sous forme d'un complexe avec la pièce sécrétoire (SC). SlgA est capable d'identifier des antigènes microbiens dans l'environnement des muqueuses et de prévenir leur diffusion en bloquant l'adhésion ou la surface des cellules épithéliales. Au-delà de sa fonction classique d'exclusion immune, SlgA peut aussi adhérer aux cellules M présente au niveau des follicules associés à l'épithélium dans des structures organisées appelées plaques de Peyer (PPs) dans le système gastrointestinal. L'interaction sélective avec les SlgA amène cette dernière à être transportée à travers les cellules M Ce procès facilite l'association de l'anticorps avec les cellules dendritiques (DCs) CDllc+CDllb+, localisées dans la région sous-épithéliale des PPs. L'entrée de SlgA ou de microorganismes couverts par la SlgA via ce chemin est cruciale pour la modulation de la réponse immunitaire locale. Dans la première partie du travail, nous avons établi les conditions pour l'analyse de l'interaction entre SlgA et une lignes de DCs dérivée in vitro. Nous avons aussi montré que l'internalisation de la SlgA par les DCs est affecté après traitement avec des inhibiteurs de l'endocytose ou par l'utilisation de compétiteurs moléculaires. En utilisant le microscope confocal, on a observé qu'après internalisation la SlgA suit la voie endocytique, vers le compartiment lysozomal. Dans la deuxième partie du travail, une partie des résultats a été confirmée pour les DCs CDllc+CDllb+ des muqueuses. En outre, l'importance des sucres présents sur la SlgA a été mis en évidence par la réduction de l'interaction avec les DCs des muqueuses après déglycosylation. On a montré pour la première fois à notre connaissance que Dectin-1 et SIGNR3 sont des récepteurs potentiels pour la SlgA sur les DCs des muqueuses de la souris. De plus, les DCs de la souris prélevées des PPs, des ganglions lymphatiques mésentériques (MLNs) et de la rate ont été infectés avec Shigella flexneri (Sf) seule ou en complexe avec SlgA. Les DCs infectées ont montré une augmentation de l'expression des marqueurs co-stimulateurs, une forte production des cytokines pro¬inflammatoires et une induction de la prolifération des cellules T. Après l'association des Sf avec SlgA, les profils pro-inflammatoires des DCs ont diminués. En particulier, SlgA a un effet sur les cytokines sécrétées et sur la prolifération des cellules T. Ces données démontrent le rôle de la SlgA dans la réponse immunitaire par les DCs des muqueuses.

A cast of shadow on adjuvant radiotherapy for prostate cancer: A critical review based on a methodological perspective.

OBJECTIVE: To perform a critical review focusing on the applicability in clinical daily practice of data from three randomized controlled trials (RCTs): SWOG 8794, EORTC 22911, and ARO/AUO 96-02. METHODS AND MATERIALS: An analytical framework, based on the identified population, interventions, comparators, and outcomes (PICO) was used to refine the search of the evidence from the three large randomized trials regarding the use of radiation therapy after prostatectomy as adjuvant therapy (ART). RESULTS: With regard to the inclusion criteria: (1) POPULATION: in the time since they were designed, in two among three trial (SWOG 8794 and EORTC 22911) patients had a detectable PSA at the time of randomization, thus representing de facto a substantial proportion of patients who eventually received salvage RT (SRT) at non-normalised PSA levels rather than ART. (2) INTERVENTIONS: although all the trials showed the benefit of postoperative ART compared to a wait-and-see approach, the dose herein employed would be now considered inadequate; (3) COMPARATORS: the comparison arm in all the 3 RCTs was an uncontrolled observation arm, where patients who subsequently developed biochemical failure were treated in various ways, with up to half of them receiving SRT at PSA well above 1ng/mL, a level that would be now deemed inappropriate; (4) OUTCOMES: only in one trial (SWOG 8794) ART was found to significantly improve overall survival compared to observation, with a ten-year overall survival rate of 74% vs. 66%, although this might be partly the result of imbalanced risk factors due to competing event risk stratification. CONCLUSIONS: ART has a high level of evidence due to three RCTs with at least 10-year follow-up recording a benefit in biochemical PFS, but its penetrance in present daily clinics should be reconsidered. While the benefit of ART or SRT is eagerly expected from ongoing randomized trials, a dynamic risk-stratified approach should drive the decisions making process.