Early antibiotic administration affects the gut barrier function and the immune response to oral antigen in suckling rats

Abstract: The increasingly high hygienic standards characterizing westernized societies correlate with an increasingly high prevalence of allergic disease. Initially based on these observations, the hygiene hypothesis postulates that reduced microbial stimulation during infancy impairs the immune system development and increases the risk of allergy. Moreover, there is increasing evidence that the crosstalk existing between the intestine and the resident microbiota is crucial for gut homeostasis. In particular, bacterial colonization of the gut affects the integrity of the gut barrier and stimulates the development of the gut associated immune tissue, both phenomena being essential for the immune system to mount a controlled response to food antigens. Therefore, alterations in the microbial colonization process, by compromising the barrier homeostasis, may increase the risk of food allergy. In this context, antibiotic treatment, frequently prescribed during infancy, affects gut colonization by bacteria. However, little is known about the impact of alterations in the colonization process on the maturation of the gut barrier and on the immunological response to oral antigens. The objective of this work was to determine the impact of a commercial antibiotic preparation employed in pediatric settings on the gut barrier status at the critical period of the suckling/weaning transition and to evaluate the physiological consequences of this treatment in terms of immune response to food antigens. We established an antibiotic-treated suckling rat model relevant to the pediatric population in terms of type, dose and route of administration of the antibiotic and of changes in the patterns of microbial colonization. Oral tolerance to a novel luminal antigen (ovalbumin) was impaired when the antigen was introduced during antibiotic treatment. These results paralleled to alterations in the intestinal permeability to macromolecules and reduced intestinal expression of genes coding for the major histocomptatibility complex II molecules, which suggest a reduced capacity of antigen handling and presentation in the intestine of the antibiotic-treated animals. In addition, low luminal IgA levels and reduced intestinal expression of genes coding for antimicrobial proteins suggest that protection against pathogens was reduced under antibiotic treatment. In conclusion, we observed in suckling rats that treatment with abroad-spectrum antibiotic commonly used in pediatric practices reduced the capacity of the immune system to develop tolerance. The impact of the antibiotic treatment on the immune response to the antigen-was likely mediated by the alterations of the gut microbiota, through impairment in the mechanisms of antigen handling and presentation. This work reinforces the body of data supporting a key role of the intestinal microbiota modulating the risk of allergy development and leads us to propose that the introduction of new food antigens should be avoided during antibiotic treatment in infants. Résumé: L'augmentation du niveau d'hygiène caractérisant les sociétés occidentales semble être fortement corrélée avec l'augmentation des cas d'allergie dans ces pays. De cette observation est née l'hypothèse qu'une diminution des stimuli microbiens pendant l'enfance modifie le développement du système immunitaire augmentant ainsi le risque d'allergie. En ce sens, un nombre croissant de données indiquent que les interactions existant entre l'intestin et les bactéries résidantes sont cruciales pour l'équilibre du système. En effet, la présence de bactéries dans l'intestin affecte l'intégrité de sa fonction de barrière et stimule le développement du système immunitaire intestinal. Ces deux paramètres étant essentiels à la mise en place d'une réponse contrôlée vis à vis d'un antigène reçu oralement, toute modification du processus naturel de colonisation compromettant l'équilibre intestinal pourrait augmenter le risque d'allergie. Les traitements aux antibiotiques, fréquemment prescrits en pédiatrie, modifient de façon conséquente le processus de colonisation bactérienne. Cependant peu de données existent concernant l'impact d'une altération du processus de colonisation sur la maturation de la barrière intestinale et de la réponse immunitaire dirigée contre un antigène. L'objectif de ce travail était de déterminer l'impact d'un antibiotique commercial et employé en pédiatrie sur l'état de la barrière intestinale au moment critique du sevrage et d'évaluer les conséquences physiologiques d'un tel traitement sur la réponse immune à un antigène alimentaire. Nous avons mis en place un modèle de rats allaités, traités à l'antibiotique, le plus proche possible des pratiques pédiatriques, en terme de nature, dose et voie d'administration de l'antibiotique. Nous avons constaté que l'établissement de la tolérance orale à un nouvel antigène (l'ovalbumine) est altéré quand celui-ci est donné pour la première fois au cours du traitement antibiotique. Ces résultats coïncident avec une diminution de la perméabilité intestinale aux macromolécules, ainsi qu'avec une diminution de l'expression des gènes codant pour les molécules du complexe majeur d'histocomptatibilité de classe II, suggérant une modification de l'apprêtement et de la présentation de l'antigène au niveau intestinal chez les rats traités à l'antibiotique. De plus, un faible taux d'IgA et une diminution de l'expression des gènes codant pour des protéines antimicrobiennes, observés après l'administration d'antibiotique, laissent à penser que la protection contre un pathogène est diminuée lors d'un traitement antibiotique. En conclusion, nous avons observé qu'un traitement antibiotique à large spectre d'activité, couramment utilisé en pédiatrie, réduit la capacité d'induction de la tolérance orale chez le rat allaité. L'impact du traitement antibiotique sur la réponse immune semble induite par l'altération de la flore intestinale via son effet sur les mécanismes d'apprêtement et de présentation de l'antigène. Ce travail renforce l'ensemble des données existantes qui accorde à la flore intestinale un rôle clef dans la modulation du risque de développement d'allergie et nous amène à recommander d'éviter l'introduction d'un nouvel aliment lorsqu'un enfant est traité aux antibiotiques.

The fourth transmembrane segment of the Na,K-ATPase alpha subunit: a systematic mutagenesis study.

The Na,K-ATPase is a major ion-motive ATPase of the P-type family responsible for many aspects of cellular homeostasis. To determine the structure of the pathway for cations across the transmembrane portion of the Na,K-ATPase, we mutated 24 residues of the fourth transmembrane segment into cysteine and studied their function and accessibility by exposure to the sulfhydryl reagent 2-aminoethyl-methanethiosulfonate. Accessibility was also examined after treatment with palytoxin, which transforms the Na,K-pump into a cation channel. Of the 24 tested cysteine mutants, seven had no or a much reduced transport function. In particular cysteine mutants of the highly conserved "PEG" motif had a strongly reduced activity. However, most of the non-functional mutants could still be transformed by palytoxin as well as all of the functional mutants. Accessibility, determined as a 2-aminoethyl-methanethiosulfonate-induced reduction of the transport activity or as inhibition of the membrane conductance after palytoxin treatment, was observed for the following positions: Phe(323), Ile(322), Gly(326), Ala(330), Pro(333), Glu(334), and Gly(335). In accordance with a structural model of the Na,K-ATPase obtained by homology modeling with the two published structures of sarcoplasmic and endoplasmic reticulum calcium ATPase (Protein Data Bank codes 1EUL and 1IWO), the results suggest the presence of a cation pathway along the side of the fourth transmembrane segment that faces the space between transmembrane segments 5 and 6. The phenylalanine residue in position 323 has a critical position at the outer mouth of the cation pathway. The residues thought to form the cation binding site II ((333)PEGL) are also part of the accessible wall of the cation pathway opened by palytoxin through the Na,K-pump.

The antibody response in mice to carrier-free synthetic polymers of Plasmodium falciparum circumsporozoite repetitive epitope is I-Ab-restricted: possible implications for malaria vaccines.

The immunogenicity of a novel synthetic peptide consisting of an average of 40 (Asn-Ala-Asn-Pro) repeats of the circumsporozoite protein of Plasmodium falciparum, (NANP)40, was studied in mice without using any carrier proteins. First, high titers of anti-(NANP)40 antibodies could be obtained after immunization of C57BL/6 mice. These antibodies also reacted with an extract of mosquitoes infected with P. falciparum sporozoites. C57BL/6 nu/nu mice did not produce antibodies against (NANP)40. Secondly, when 14 strains of mice with nine different H-2 haplotypes were immunized with (NANP)40 without carrier, only H-2b mice were found to produce anti-(NANP)40 antibodies, whereas all non-H-2b mice were consistently unresponsive. This response was demonstrated to be I-A-linked by using recombinant and mutant mice. I-Ab [B10.A(5R)] mice produced anti-(NANP)40 antibodies as well as H-2b inbred mice. B6CH-2bm12 I-Ab-mutant mice showed only a very low response. Third, the antibody response against (NANP)40 could be induced in nonresponder mice by immunization with the peptide coupled to a carrier protein. In view of the existence of such an exceptional H-2b restriction in the response to sporozoite synthetic peptides in mice, the triggering of peptide-specific T cell responses in humans receiving sporozoite malaria vaccines might be difficult to achieve.

Involvement of PPARβ/δ in mesenchymal-epidermal interactions during skin wound healing

SUMMARY : Skin wound repair is a complex and highly coordinated process, where a variety of cell types unite to regenerate the damaged tissue. Several works have elucidated cellular and molecular mechanisms, in which mesenchymal-epidermal interactions play an essential role for the regulation of skin homeostasis and repair. Peroxisome Proliferator-Activated Receptors (PPARs) are ligand-activated transcription factors that belong to the nuclear receptor superfamily. Three related isotypes (PPARα, PPARß/δ and PPARγ) have been found, which exhibit distinct tissue distribution and specific physiological functions. PPARß/δ was identified as a crucial player of skin homeostasis. In the mouse skin, PPARß/δ has been described to control proliferation-differentiation state, adhesion and migration, and survival of the keratinocytes during healing. PPARß/δ has been implicated as well in the development of the hair follicles, in which mesenchymal-secreted hepatocyte growth factor (HGF) is involved. These data suggest that the biological activity of PPARß/δ is modulated by mesenchymal-epidermal interactions and that, in turn, PPARß/δ also modulates some of these signals. The aim of the present work was to elucidate the nature of the signals exchanged between the epidermis and dermis compartments, and more particularly those which are under the control of PPARß/δ. In the first part of the study, we showed that PPARß/8 in dermal fibroblasts down-regulates the mitotic activity of keratinocytes by inhibiting the IL-1 signalling pathway via the production of secreted IL-1 receptor antagonist (sIL-1Ra), a natural antagonist of this signalling. The regulation of IL-1 signalling by PPARß/δ is required for anon-pathological skin wound repair. These findings provide evidence for a novel homeostatic control of keratinocyte proliferation and differentiation mediated by the regulation of IL-1 signalling via dermal PPARß/δ fibroblasts. Proteolysis of the extracellular matrix (ECM) is a key process involved in wound repair and modifications in its activity are often associated with an alteration óf the wound closure. This process implies specific proteinases, as matrix metalloproteinases (MMPs), which are finely modulated by IL-1 signalling. In line with the first results, the second part of the work showed that MMP8 and MMP13, which are two important collagenases involved in mouse skin wound repair, are regulated by PPARß/δ. Their expression is indirectly down-regulated by dermal PPARß/δ, via the production of sIL-1Ra, resulting in the inhibition of IL-1 signalling, known to regulate the expression of numerous MMPs. We suggest that, in absence of PPARß/δ, the positive regulation of these two collagenases could participate to the delay of skin wound healing, which has been observed in mice deleted for PPARßlS. The potential therapeutic role of PPARß/b could be as well extending to inflammatory and hyperproliferative skin diseases involving IL-1 signalling, such as psoriasis or skin cancers. Quite interestingly, MMP1 (analogue of mouse MMP13) plays an essential role in human photoaging, suggesting that PPARß/δ could as well be an attractive target for photoprotection. RESUME : La cicatrisation est un processus complexe et extrêmement organisé, impliquant un grand nombre de cellules qui s'unissent pour régénérer le tissu endommagé. De nombreux travaux nous ont éclairés sur les mécanismes cellulaires et moléculaires, dans lesquels les interactions épidermo-mésenchymateuses détiennent un rôle capital à la fois dans la régulation de l'homéostasie et dans la réparation de la peau. PPAR (Peroxisome proliferatar-activated receptor), qui appartient à la superfamille des récepteurs nucléaires, se définit comme un facteur de transcription activé par des ligands très spécifiques. Trois isotypes (PPARa, PPARß/δ et PPARy) ont été décrits et sont caractérisés par une distribution tissulaire et des fonctions physiologiques clairement définies. PPARß/δ a été identifié comme étant un important acteur dans l'homéostasie de la peau. Chez la souris, il a été décrit comme contrôlant l'état de prolifération et de différenciation, le processus d'adhésion et de migration, ainsi que la survie des kératinocytes au cours de la cicatrisation. PPARßIS a également été défini comme contrôlant le développement des follicules pileux, impliquant la sécrétion par le mésenchyme du facteur de croissance HGF. Ces données suggèrent que l'activité biologique de PPARß/δ est modulée par des interactions épidermo-mésenchymateuses, et qu'en retour, il possède la capacité de moduler certains de ces signaux. L`objectif de ce travail a été d'élucider la nature des signaux échangés entre les compartiments épidermique et dermique, et plus particulièrement ceux qui sont sous le contrôle de PPARß/δ. Dans la première partie de l'étude, nous avons montré que les fibroblastes exprimant PPARß/δ réduisent l'activité mitotique des kératinocytes en inhibant la voie de signalisation IL-1, via la production de sIL-1Ra (secreted IL-1 receptor antagonist), défini comme un antagoniste naturel de cette voie de signalisation. La régulation de cette dernière par PPARß/δ est donc nécessaire pour une cicatrisation de type non pathologique. Ces résultats offrent donc une nouvelle preuve du contrôle de l'homéostasie et de l'état de prolifération/différenciation des kératinocytes par les fibroblastes exprimant PPARß/δ, en régulant la voie de signalisation IL-1. Le mécanisme de dégradation de la matrice extracellulaire (MEC) est une étape essentielle lors du processus de cicatrisation. Ainsi des modifications de cette activité protéolytïque sont souvent associées à une altération de la fermeture de la plaie. Ce processus implique des protéinases, comme les MMPs, qui sont finement modulés par la voie de signalisation IL-1. En accord avec les premiers résultats, la seconde partie des nos travaux a montré que les collagénases MMP8 et MMP13, connues pour être d'importantes molécules impliquées lors de la réparation tissulaire chez la souris, sont modulées par l'activité de PPARß/δ. Leurs expressions sont indirectement régulées par PPARß/δ, via la production. de sIL-1 Ra, entraînant ainsi l'inhibition de la voie de signalisation IL-1, décrite pour réguler l'expression de nombreuses MMPs, Nous suggérons donc qu'en absence de PPARß/δ, la régulation de ces deux collagénases pourrait être impliquée dans le retard de cicatrisation, observé chez les souris déficientes pour PPARß/δ. L'activité biologique de PPARß/δ pourrait être ainsi étendue à des maladies hyperproliferatives et inflammatoires de la peau, impliquant la voie de signalisation IL-1, comme le psoriasis ou certains cancers de la peau, et ce à des fins thérapeutiques. Il est aussi intéressant de relever que chez l'homme, MMP1 (présenté comme l'analogue de MMP13 de la souris} joue un rôle primordial dans le photo-vieillissement, nous suggérons donc que PPARß/δ pourrait ainsi être une cible attrayante concernant la photoprotection.

Le Protévangile de Jacques latin dans l'homélie Inquirendum est pour la fête de la Nativité de Marie

L'article est le fruit d'une recherche sur la survie du Protévangile de Jacques en latin. Il contient l'édition critique et la traduction d'une homélie pour la fête de la Nativité de Marie, désignée par son incipit, Inquirendum est, et conservant les ch. 1-8 du Protévangile de Jacques (PJ). Dans trois des six manuscrits utilisés pour l'édition, l'homélie fait partie d'un recueil de sermons de l'époque carolingienne, l'« Homéliaire de Saint-Père de Chartres ». Elle a été composée en même temps que cet homéliaire, entre 820 et 950, dans un milieu marqué par des échanges entre l'Angleterre et la France. L'auteur de l'homélie a inséré dans un cadre homilétique les ch. 1-8 du PJ. Il a utilisé une version latine amplifiée du Protévangile (traduction II), dont dépendent également plusieurs autres témoins: le manuscrit de Paris, Sainte-Geneviève 2787 (PJlatG); les Latin Infancy Gospels édités par M. R. James (JAr et JHer, formes Arundel et Hereford de la « compilation J »); le récit irlandais de l'enfance du Liber Flavus Fergusiorum (InfLFF). Certaines amplifications du récit primitif sont présentes dans l'ensemble de ces témoins, comme l'épisode de la révélation céleste du nom de Marie (traduction IIa). D'autres sont communes à l'homélie, à JAr-JHer et/ou à InfLFF, comme l'ordre supplémentaire donné par Joachim à ses bergers (traduction IIb). A côté de ces éléments traditionnels, l'article met en évidence une série de particularités rédactionnelles (omissions, retouches, additions). L'auteur de l'homélie tient notamment à souligner le caractère naturel de la conception de Marie.

Experimental approaches in the targeting of photodynamic therapeutics

RÉSUMÉ : Chez l'homme, le manque de sélectivité des agents thérapeutiques représente souvent une limitation pour le traitement des maladies. Le ciblage de ces agents pour un tissu défini pourrait augmenter leur sélectivité et ainsi diminuer les effets secondaires en comparaison d'agents qui s'accumuleraient dans tout le corps. Cela pourrait aussi améliorer l'efficacité des traitements en permettant d'avoir une concentration localisée plus importante. Le ciblage d'agents thérapeutiques est un champ de recherche très actif. Les stratégies sont généralement basées sur les différences entre cellules normales et malades. Ces différences peuvent porter soit sur l'expression des molécules à leurs surfaces comme des récepteurs ou des transporteurs, soit sur les activités enzymatiques exprimées. Le traitement thérapeutique choisi ici est la thérapie photodynamique et est déjà utilisé pour le traitement de certains cancers. Cette thérapie repose sur l'utilisation de molécules qui réagissent à la lumière, les photosensibilisants. Elles absorbent l'énergie lumineuse et réagissent avec l'oxygène pour former des radicaux toxiques pour les cellules. Les photosensibilisants utilisés ici sont de deux natures : (i) soit ils sont tétrapyroliques (comme les porphyrines et chlorines), c'est à dire qu'ils sont directement activables par la lumière ; (ii) soit ce sont des prodrogues de photosensibilisants comme l'acide 5aminolévulinique (ALA) qui est transformé dans la cellule en protoporphyrine IX photosensibilisante. Dans le but d'augmenter la sélectivité des photosensibilisants, nous avons utilisé deux stratégies différentes : (i) le photosensibilisant est modifié par le greffage d'un agent de ciblage ; (ii) le photosensibilisant est incorporé dans des structures moléculaires de quelques centaines de nanomètres. Les sucres et l'acide folique sont des agents de ciblage largement établis et ont été utilisés ici car leurs récepteurs sont surexprimés à la surface de nombreuses cellules malades. Ainsi, des dérivés sucres ou acide folique de l'ALA ont été synthétisés et évalués in vitro sur de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses. La stratégie utilisant l'acide folique est apparue incompatible avec l'utilisation de l'ALA puisque aucune photosensibilité n'a été induite par le composé. La stratégie utilisant les sucres a, par ailleurs, provoquée de bonnes photosensibilités mais pas d'augmentation de sélectivité. En parallèle, la combinaison entre les propriétés anticancéreuses des complexes métalliques au ruthénium avec les propriétés photosensibilisantes des porphyrines, a été évaluée. En effet, les thérapies combinées ont émergé il y a une dizaine d'années et représentent aujourd'hui de bonnes alternatives aux monothérapies classiques. Des ruthenium(I1)-arènes complexés avec la tetrapyridylporphyrine ont ainsi présenté de bonnes cytotoxicités et de bonnes phototoxicités pour des cellules de mélanomes. Des porphyrines ont aussi été compléxées avec des noyaux de diruthénium et ce type de dérivé a présenté de bonnes phototoxicités et une bonne sélectivité pour les cellules cancéreuses de l'appareil reproducteur féminin. L'incorporation de photosensibilisants tétrapyroliques a finalement été effectuée en utilisant des nanoparticules (NP) biocompatibles composées de chitosan et de hyaluronate. L'effet de ces NP a été évalué pour le traitement de la polyarthrite rhumatoïde (PR). Les NP ont d'abord été testées in vitro avec des macrophages de souris et les résultats ont mis en évidence de bonnes sélectivités et photosensibilités pour ces cellules. In vivo chez un modèle marin de la PR, l'utilisation de ces NP a révélé un plus grand temps de résidence des NP dans le genou de la souris en comparaison du temps obtenu avec le photosensibilisant seul. Le traitement par PDT a aussi démontré une bonne efficacité par ailleurs égale à celle obtenue avec les corticoïdes utilisés en clinique. Pour finir, les NP ont aussi démontré une bonne efficacité sur les myelomonocytes phagocytaires humains et sur les cellules contenues dans le liquide synovial de patients présentant une PR. Tous ces résultats suggèrent que les deux stratégies de ciblage peuvent être efficaces pour les agents thérapeutiques. Afm d'obtenir de bons résultats, il est toutefois nécessaire de réaliser une analyse minutieuse de la cible et du mode d'action de l'agent thérapeutique. Concernant les perspectives, la combinaison des deux stratégies c'est à dire incorporer des agents thérapeutiques dans des nanostructures porteuses d'agents de ciblage, représente probablement une solution très prometteuse. SUMMARY : In humans, the lack of selectivity of drugs and their high effective concentrations often represent limitations for the treatment of diseases. Targeting the therapeutical agents to a defined tissue could enhance their selectivity and then diminish their side effects when compared to drugs that accumulate in the entire body and could also improve treatment efûciency by allowing a localized high concentration of the agents. Targeting therapeutics to defined cells in human pathologies is a main challenge and a very active field of research. Strategies are generally based on the different behaviors and patterns of expression of diseased cells compared to normal cells such as receptors, proteases or trans-membrane carriers. The therapeutic treatment chosen here is the photodynamic therapy and is already used in the treatment of many cancers. This therapy relies on the administration of a photosensitizer (PS) which will under light, react with oxygen and induce formation of reactive oxygen species which are toxic for cells. The PSs used here are either tetrapyrolic (i. e. porphyries and chlorins) or prodrugs of PS (5-aminolevulinic acid precursor of the endogenous protoporphyrin Imo. In order to improve PS internalization and selectivity, we have used two different strategies: the modification of the PSs with diseased cell-targeting agents as well as their encapsulation into nanostructures. Sugars and folic acid are well established as targeting entities for diseased cells and were used here since their transporters are overexpressed on the surface of many cancer cells. Therefore sugar- and folic acid-derivatives of 5-aminolevulinic acid (ALA) were synthesized and evaluated in vitro in several cancer cell lines. The folic acid strategy appeared to be incompatible with ALA since no photosensitivity was induced while the strategy with sugars induced good photosensitivites but no increase of selectivity. Alternatively, the feasibility of combining the antineoplastic properties of ruthenium complexes with the porphyrin's photosensitizing properties, was evaluated since combined therapies have emerged as good alternatives to classical treatments. Tetrapyridylporphyrins complexed to ruthenium (I17 arenes presented good cytotoxicities and good phototoxicities toward melanoma cells. Porphyries were also complexed to diruthenium cores and this type of compound presented good phototoxicities and good selectivity for female reproductive cancer cells. The encapsulation of tetrapyrolic PSs was finally investigated using biocompatible nanogels composed of chitosan and hyaluronate. The behavior of these nanoparticles was evaluated for the treatment of rheumatoid arthritis (RA). They were first tested in vitro in mouse macrophages and results revealed good selectivities and phototoxicities toward these cells. In vivo in mice model of RA, the use of such nanoparticles instead of free PS showed longer time of residence in mice knees. Photodynamic protocols also demonstrated good efficiency of the treatment comparable to the corticoid injection used in the clinic. Finally our system was also efficient in human cells using phagocytic myelomonocytes or using cells of synovial fluids taken from patients with RA. Altogether, these results revealed that both strategies of modification or encapsulation of drugs can be successful in the targeting of diseased cells. However, a careful analysis of the target and of the mode of action of the drug, are needed in order to obtain good results. Looking ahead to the future, the combination of the two strategies (i.e. drugs loaded into nanostructures bearing the targeting agents) would represent probably the best solution.

Ectopic expression of the serine protease inhibitor PI9 modulates death receptor-mediated apoptosis.

Apoptosis is a highly controlled process, whose triggering is associated with the activation of caspases. Apoptosis can be induced via a subgroup of the tumor necrosis factor (TNF) receptor superfamily, which recruit and activate pro-caspase-8 and -10. Regulation of apoptosis is achieved by several inhibitors, including c-FLICE-inhibitory protein, which prevents apoptosis by inhibiting the pro-apoptotic activation of upstream caspases. Here we show that the human intracellular serine protease inhibitor (serpin), protease inhibitor 9 (PI9), inhibits TNF-, TNF-related apoptosis-inducing ligand- and Fas ligand-mediated apoptosis in certain TNF-sensitive cell lines. The reactive center P1 residue of PI9 was required for this inhibition since PI9 harboring a Glu --> Ala mutation in its reactive center failed to impair death receptor-induced cell death. This suggests a classical serpin-protease interaction. Indeed, PI9 inhibited apoptotic death by directly interacting with the intermediate active forms of caspase-8 and -10. This indicates that PI9 can regulate pro-apoptotic apical caspases.

Catabolic ornithine carbamoyltransferase of Pseudomonas aeruginosa. Importance of the N-terminal region for dodecameric structure and homotropic carbamoylphosphate cooperativity.

Pseudomonas aeruginosa has an anabolic (ArgF) and a catabolic (ArcB) ornithine carbamoyltransferase (OTCase). Despite extensive sequence similarities, these enzymes function unidirectionally in vivo. In the dodecameric catabolic OTCase, homotropic cooperativity for carbamoylphosphate strongly depresses the anabolic reaction; the residue Glu1O5 and the C-terminus are known to be essential for this cooperativity. When Glu1O5 and nine C-terminal amino acids of the catabolic OTCase were introduced, by in vitro genetic manipulation, into the closely related, trimeric, anabolic (ArgF) OTCase of Escherichia coli, the enzyme displayed Michaelis-Menten kinetics and no cooperativity was observed. This indicates that additional amino acid residues are required to produce homotropic cooperativity and a dodecameric assembly. To localize these residues, we constructed several hybrid enzymes by fusing, in vivo or in vitro, the E. coli argF gene to the P. aeruginosa arcB gene. A hybrid enzyme consisting of 101 N-terminal ArgF amino acids fused to 233 C-terminal ArcB residues and the reciprocal ArcB-ArgF hybrid were both trimers with little or no cooperativity. Replacing the seven N-terminal residues of the ArcB enzyme by the corresponding six residues of E. coli ArgF enzyme produced a dodecameric enzyme which showed a reduced affinity for carbamoylphosphate and an increase in homotropic cooperativity. Thus, the N-terminal amino acids of catabolic OTCase are important for interaction with carbamoylphosphate, but do not alone determine dodecameric assembly. Hybrid enzymes consisting of either 26 or 42 N-terminal ArgF amino acids and the corresponding C-terminal ArcB residues were both trimeric, yet they retained some homotropic cooperativity. Within the N-terminal ArcB region, a replacement of motif 28-33 by the corresponding ArgF segment destabilized the dodecameric structure and the enzyme existed in trimeric and dodecameric states, indicating that this region is important for dodecameric assembly. These findings were interpreted in the light of the three-dimensional structure of catabolic OTCase, which allows predictions about trimer-trimer interactions. Dodecameric assembly appears to require at least three regions: the N- and C-termini (which are close to each other in a monomer), residues 28-33 and residues 147-154. Dodecameric structure correlates with high carbamoylphosphate cooperativity and thermal stability, but some trimeric hybrid enzymes retain cooperativity, and the dodecameric Glu1O5-->Ala mutant gives hyperbolic carbamoylphosphate saturation, indicating that dodecameric structure is neither necessary nor sufficient to ensure cooperativity.

Une étude hédoniste sur la valeur du paysage

Résumé Ce travail a pour objectif de concevoir une variable permettant d'appréhender la qualité du paysage, afin de l'utiliser dans un modèle de prix hédonistes pour en définir le prix implicite. La qualité des paysages naturel et construit des six stations constituant notre échantillon de 402 appartements loués par des touristes dans les stations valaisannes d'Anzère, Champéry, Grimentz, Haute-Nendaz, Ovronnaz et Verbier, a été évaluée par plusieurs groupes. Les résultats de ces séances d'évaluation ont été traités par l'algorithme MACBETH, permettant ainsi de bénéficier d'une mesure cardinale de la qualité esthétique visuelle de ces paysages. Mises à part un certain nombre de caractéristiques «conventionnelles »exerçant un influence sur la variation des loyers payés par les touristes, les résultats de l'analyse économétrique montrent que sur la seule base de la qualité du paysage naturel, le loyer peut varier entre 20 et 30% durant les fêtes de fin d'année selon le groupe d'évaluation pris en considération. Le prix implicite de la qualité du paysage naturel varie également entre les saisons touristiques analysées. En effet, la qualité esthétique visuelle du paysage naturel peut faire varier le loyer estimé de 15% durant la saison d'été à plus de 50% durant le reste de la saison d'hiver. La variation du loyer estimé peut aller de 13% à plus de 40% durant le reste de la saison d'hiver sur la seule base de la qualité du paysage construit. Le prix implicite de la qualité esthétique visuelle du paysage construit varie également entre les saisons touristiques analysées, puisque les coefficients associés à cette variable peuvent passer du simple à plus du double.

Genetic variants in novel pathways influence blood pressure and cardiovascular disease risk.

Blood pressure is a heritable trait influenced by several biological pathways and responsive to environmental stimuli. Over one billion people worldwide have hypertension (≥140 mm Hg systolic blood pressure or  ≥90 mm Hg diastolic blood pressure). Even small increments in blood pressure are associated with an increased risk of cardiovascular events. This genome-wide association study of systolic and diastolic blood pressure, which used a multi-stage design in 200,000 individuals of European descent, identified sixteen novel loci: six of these loci contain genes previously known or suspected to regulate blood pressure (GUCY1A3-GUCY1B3, NPR3-C5orf23, ADM, FURIN-FES, GOSR2, GNAS-EDN3); the other ten provide new clues to blood pressure physiology. A genetic risk score based on 29 genome-wide significant variants was associated with hypertension, left ventricular wall thickness, stroke and coronary artery disease, but not kidney disease or kidney function. We also observed associations with blood pressure in East Asian, South Asian and African ancestry individuals. Our findings provide new insights into the genetics and biology of blood pressure, and suggest potential novel therapeutic pathways for cardiovascular disease prevention.

Valoriser le géopatrimoine par la médiation indirecte et la visualisation des objets géomorphologiques

Le géopatrimoine regroupe des objets géologiques lato sensu auxquels certaines valeurs sont attribuées, en fonction de leur intérêt pour la science, de leur rareté, de leurs particularités culturelles ou écologiques, etc. Valoriser le géopatrimoine signifie avant tout faire partager cette approche aux non-spécialistes, en expliquant ce qui fait la valeur de ces objets. Cette valorisation peut s'effectuer, entre autres, sous la forme d'une activité touristique et contribuer ainsi au développement régional. Faire comprendre l'origine, la singularité et la valeur des formes du relief implique le recours à une communication éducative, désignée par le terme de médiation. Les implications de la dimension éducative du processus, comme la prise en compte des connaissances et attentes du public, la création d'un environnement favorable à l'apprentissage ou l'attractivité du contenu, sont souvent négligées. Du point de vue conceptuel, un modèle de la médiation indirecte (c'est-à-dire au moyen de supports médiatiques) a été proposé et appliqué au développement empirique de produits de médiation et à leur évaluation. Ce modèle ne garantit pas la réussite de la communication éducative, mais contribue à créer un cadre favorable au processus. De plus, plusieurs lignes directrices pour le choix du type de média et sa mise en forme ont été définies sur la base d'une compilation de résultats de la psychologie cognitive sur l'usage des médias pour l'apprentissage. Des méthodes qualitatives et quantitatives variées ont été mobilisées: enquêtes par questionnaire ex situ et in situ, auprès des visiteurs de géomorphosites de montagne, réalisation de médias interactifs testés ensuite auprès de divers publics (parcours enregistré, pré- et post-questionnaires) et entretiens collectifs. Les résultats obtenus éclairent divers aspects de la problématique. L'étude du public a montré, par exemple, que le géotourisme possède un réel public parmi les visiteurs des sites de montagnes: trois-quarts d'entre eux expriment de l'intérêt pour des explications sur la géologie et l'évolution du paysage. Cette thèse a exploré ces aspects liés au processus d'apprentissage en se focalisant sur les médias visuels, surtout interactifs. La plupart des médias visuels couramment utilisés en géomorphologie ont été considérés. Le développement de versions interactives de ces médias sous forme d'applications web a fourni un aperçu concret des possibilités des nouvelles technologies. Les utilisateurs apprécient en particulier a richesse du contenu, le haut degré d'interactivité et la variété de ces applications. De tels médias incitent à visiter le site naturel et semblent aussi répondre aux intérêts de publics variés.

Environment-dependent microevolution in a Mediterranean pine (Pinus pinaster Aiton).

BACKGROUND: A central question for understanding the evolutionary responses of plant species to rapidly changing environments is the assessment of their potential for short-term (in one or a few generations) genetic change. In our study, we consider the case of Pinus pinaster Aiton (maritime pine), a widespread Mediterranean tree, and (i) test, under different experimental conditions (growth chamber and semi-natural), whether higher recruitment in the wild from the most successful mothers is due to better performance of their offspring; and (ii) evaluate genetic change in quantitative traits across generations at two different life stages (mature trees and seedlings) that are known to be under strong selection pressure in forest trees. RESULTS: Genetic control was high for most traits (h2 = 0.137-0.876) under the milder conditions of the growth chamber, but only for ontogenetic change (0.276), total height (0.415) and survival (0.719) under the more stressful semi-natural conditions. Significant phenotypic selection gradients were found in mature trees for traits related to seed quality (germination rate and number of empty seeds). Moreover, female relative reproductive success was significantly correlated with offspring performance for specific leaf area (SLA) in the growth chamber experiment, and stem mass fraction (SMF) in the experiment under semi-natural conditions, two adaptive traits related to abiotic stress-response in pines. Selection gradients based on genetic covariance of seedling traits and responses to selection at this stage involved traits related to biomass allocation (SMF) and growth (as decomposed by a Gompertz model) or delayed ontogenetic change, depending also on the testing environment. CONCLUSIONS: Despite the evidence of microevolutionary change in adaptive traits in maritime pine, directional or disruptive changes are difficult to predict due to variable selection at different life stages and environments. At mature-tree stages, higher female effective reproductive success can be explained by differences in their production of offspring (due to seed quality) and, to a lesser extent, by seemingly better adapted seedlings. Selection gradients and responses to selection for seedlings also differed across experimental conditions. The distinct processes involved at the two life stages (mature trees or seedlings) together with environment-specific responses advice caution when predicting likely evolutionary responses to environmental change in Mediterranean forest trees.

Sound objects in time, space and action

SOUND OBJECTS IN TIME, SPACE AND ACTIONThe term "sound object" describes an auditory experience that is associated with an acoustic event produced by a sound source. At cortical level, sound objects are represented by temporo-spatial activity patterns within distributed neural networks. This investigation concerns temporal, spatial and action aspects as assessed in normal subjects using electrical imaging or measurement of motor activity induced by transcranial magnetic stimulation (TMS).Hearing the same sound again has been shown to facilitate behavioral responses (repetition priming) and to modulate neural activity (repetition suppression). In natural settings the same source is often heard again and again, with variations in spectro-temporal and spatial characteristics. I have investigated how such repeats influence response times in a living vs. non-living categorization task and the associated spatio-temporal patterns of brain activity in humans. Dynamic analysis of distributed source estimations revealed differential sound object representations within the auditory cortex as a function of the temporal history of exposure to these objects. Often heard sounds are coded by a modulation in a bilateral network. Recently heard sounds, independently of the number of previous exposures, are coded by a modulation of a left-sided network.With sound objects which carry spatial information, I have investigated how spatial aspects of the repeats influence neural representations. Dynamics analyses of distributed source estimations revealed an ultra rapid discrimination of sound objects which are characterized by spatial cues. This discrimination involved two temporo-spatially distinct cortical representations, one associated with position-independent and the other with position-linked representations within the auditory ventral/what stream.Action-related sounds were shown to increase the excitability of motoneurons within the primary motor cortex, possibly via an input from the mirror neuron system. The role of motor representations remains unclear. I have investigated repetition priming-induced plasticity of the motor representations of action sounds with the measurement of motor activity induced by TMS pulses applied on the hand motor cortex. TMS delivered to the hand area within the primary motor cortex yielded larger magnetic evoked potentials (MEPs) while the subject was listening to sounds associated with manual than non- manual actions. Repetition suppression was observed at motoneuron level, since during a repeated exposure to the same manual action sound the MEPs were smaller. I discuss these results in terms of specialized neural network involved in sound processing, which is characterized by repetition-induced plasticity.Thus, neural networks which underlie sound object representations are characterized by modulations which keep track of the temporal and spatial history of the sound and, in case of action related sounds, also of the way in which the sound is produced.LES OBJETS SONORES AU TRAVERS DU TEMPS, DE L'ESPACE ET DES ACTIONSLe terme "objet sonore" décrit une expérience auditive associée avec un événement acoustique produit par une source sonore. Au niveau cortical, les objets sonores sont représentés par des patterns d'activités dans des réseaux neuronaux distribués. Ce travail traite les aspects temporels, spatiaux et liés aux actions, évalués à l'aide de l'imagerie électrique ou par des mesures de l'activité motrice induite par stimulation magnétique trans-crânienne (SMT) chez des sujets sains. Entendre le même son de façon répétitive facilite la réponse comportementale (amorçage de répétition) et module l'activité neuronale (suppression liée à la répétition). Dans un cadre naturel, la même source est souvent entendue plusieurs fois, avec des variations spectro-temporelles et de ses caractéristiques spatiales. J'ai étudié la façon dont ces répétitions influencent le temps de réponse lors d'une tâche de catégorisation vivant vs. non-vivant, et les patterns d'activité cérébrale qui lui sont associés. Des analyses dynamiques d'estimations de sources ont révélé des représentations différenciées des objets sonores au niveau du cortex auditif en fonction de l'historique d'exposition à ces objets. Les sons souvent entendus sont codés par des modulations d'un réseau bilatéral. Les sons récemment entendus sont codé par des modulations d'un réseau du côté gauche, indépendamment du nombre d'expositions. Avec des objets sonores véhiculant de l'information spatiale, j'ai étudié la façon dont les aspects spatiaux des sons répétés influencent les représentations neuronales. Des analyses dynamiques d'estimations de sources ont révélé une discrimination ultra rapide des objets sonores caractérisés par des indices spatiaux. Cette discrimination implique deux représentations corticales temporellement et spatialement distinctes, l'une associée à des représentations indépendantes de la position et l'autre à des représentations liées à la position. Ces représentations sont localisées dans la voie auditive ventrale du "quoi".Des sons d'actions augmentent l'excitabilité des motoneurones dans le cortex moteur primaire, possiblement par une afférence du system des neurones miroir. Le rôle des représentations motrices des sons d'actions reste peu clair. J'ai étudié la plasticité des représentations motrices induites par l'amorçage de répétition à l'aide de mesures de potentiels moteurs évoqués (PMEs) induits par des pulsations de SMT sur le cortex moteur de la main. La SMT appliquée sur le cortex moteur primaire de la main produit de plus grands PMEs alors que les sujets écoutent des sons associée à des actions manuelles en comparaison avec des sons d'actions non manuelles. Une suppression liée à la répétition a été observée au niveau des motoneurones, étant donné que lors de l'exposition répétée au son de la même action manuelle les PMEs étaient plus petits. Ces résultats sont discuté en termes de réseaux neuronaux spécialisés impliqués dans le traitement des sons et caractérisés par de la plasticité induite par la répétition. Ainsi, les réseaux neuronaux qui sous-tendent les représentations des objets sonores sont caractérisés par des modulations qui gardent une trace de l'histoire temporelle et spatiale du son ainsi que de la manière dont le son a été produit, en cas de sons d'actions.

L'hibernation du muscardin Muscardinus avellanarius (Gliridae, Rodentia) en nature: nids, fréquence de réveils et température corporelle

Six muscardins vivant en liberté, munis d'une marque radioactive, ont été étudiés durant un hiver dans leur habitat naturel. L'un d'eux était muni d'un radio-émetteur en position intrapéritonéale permettant de mesurer la température corporelle (Tc) au nid et sur des sites de nourrissage. Tous les nids d'hibernation (n=17) étaient situés sur le sol, dans la litière ou dans un gazon. Un nid d'été a été utilisé occasionnellement durant une période clémente. Entre décembre et avril, les périodes de torpeur de 2 à 27 jours (xmoy= 10.8 j). Les périodes de nomothérmie sans quitter le nid duraient 50 à 210 min (xmoy=105 min). Durant les réveils spontanés, la température corporelle était de 36.7 ± 0.4°C, correspondant à une température corporelle moyenne diurne durant le sommeil (36.8 ± 0.3°C). En captivité, la Tc durant la nuit équivalait à 37.6 ± 0.6°C , tandis que la température en activité, mesurée dans la nature, était de 38.5 ± 0.7°C. Durant la torpeur, la Tc était très proche de la température du sol (∆T < 1°C); quand la température descendait à -3°, la Tc a été maintenue entre -0.4 et -0.8°C. Les nids d'hiver situés en surface du sol et sous une couverture de neige restent durant une grande partie de l'hibernation près de 0 ºC, ce qui est probablement proche de la température à laquelle M. avellanarius présente des dépenses énergétiques minimales.

Dendrochronologie et dynamique forestière au pays des kiwis

La Nouvelle-Zélande est un paradis pour les écologues intéressés à la vie des forêts vierges: elles couvrent d'immenses surfaces, et sont périodiquement affectées par différents types de perturbations, comme les tempêtes, les tremblements de terre, les insectes ravageurs ou les sécheresses. Une étude en dendrochronologie permet de mieux comprendre l'équilibre naturel entre deux espèces de Nothofagus.