Inferring landscape effects on dispersal from genetic distances: how far can we go?

Functional connectivity affects demography and gene dynamics in fragmented populations. Besides species-specific dispersal ability, the connectivity between local populations is affected by the landscape elements encountered during dispersal. Documenting these effects is thus a central issue for the conservation and management of fragmented populations. In this study, we compare the power and accuracy of three methods (partial correlations, regressions and Approximate Bayesian Computations) that use genetic distances to infer the effect of landscape upon dispersal. We use stochastic individual-based simulations of fragmented populations surrounded by landscape elements that differ in their permeability to dispersal. The power and accuracy of all three methods are good when there is a strong contrast between the permeability of different landscape elements. The power and accuracy can be further improved by restricting analyses to adjacent pairs of populations. Landscape elements that strongly impede dispersal are the easiest to identify. However, power and accuracy decrease drastically when landscape complexity increases and the contrast between the permeability of landscape elements decreases. We provide guidelines for future studies and underline the needs to evaluate or develop approaches that are more powerful.

Regulation of frizzled receptor activity at the plasma membrane : an interplay of the receptor, the trimeric G protein Go, and RGS protein and a scaffolding protein Kermit

G-protein-signaling pathways convey extracellular signals inside the cells and regulate distinct physiological responses. This type of signaling pathways consists of three major components: G-protein-coupled receptors (GPCRs), heterotrimeric G proteins (G-proteins) and downstream effectors. Upon ligand binding, GPCRs activate heterotrimeric G proteins to initiate the signaling cascade. Dysfunction of GPCR signaling correlates with numerous diseases such as diabetes, nervous and immune system deficiency, and cancer. As the signaling switcher, G-proteins (Gs, Gq/11, G12/13, and Gi/o) have been an appealing topic of research for decades. A heterotrimeric G-protein is composed of three subunits, the guanine nucleotide associated a-subunit, ß and y subunits. In general, the duration of signaling is determined by the lifetime of activated (GTP bound) Ga subunits. Identification of novel communication partners of Ga subunits appears to be an attractive way to understand the machinery of GPCR signaling. In our lab, we mainly focus on Gao, which is abundantly expressed in the nervous system. Here we present two novel interacting partners of Drosophila Gao: Dhit and Kermit, identified through yeast two-hybrid screening and genetic screening respectively. Dhit is characterized by a small size with a conserved RGS domain and an N-terminal cysteine rich motif. The RGS domain possesses the GAP (GTPase activating protein) activity towards G proteins. However, we found that Dhit exerts not only the GAP activity but also the GDI (guanine nucleotide dissociation inhibitor) activity towards Gao. The unexpected GDI activity is preserved in GAIP/RGS19 - a mammalian homologue of Dhit. Further experiments confirmed the GDI activity of Dhit and GAIP/RGS19 in Drosophila and mammalian cell models. Therefore, we propose that Dhit and its mammalian homologues modulate GPCR signaling by a double suppression of Ga subunits - suppression of their nucleotide exchange with GTP and acceleration of their hydrolysis of GTP. Kermit/GEPC was first identified as a binding partner of GAIP/RGS19 in a yeast two- hybrid screen. Instead of interacting with the Drosophila homologue of GAIP/RGS19 (Dhit), Kermit binds to Gao in vivo and in vitro. The functional consequence of Kermit/Gao interaction is the regulation of localization of Vang (one of the planar cell polarity core components) at the apical membrane. Overall, my work elaborated the action of Gao with its two interaction partners in Gao- mediated signaling pathway. Conceivably, the understanding of GPCR signaling including Gao and its regulators or effectors will ultimately shed light on future pharmaceutical research. - Les voies de signalisation médiées par les protéines G transmettent des signaux extracellulaires à l'intérieur des cellules pour réguler des réponses physiologiques distinctes. Cette voie de signalisation consiste en trois composants majeurs : les récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs), les protéines G hétérotrimériques (G-proteins) et les effecteurs en aval. Suite à la liaison du ligand, les GPCRs activent les protéines G hétérotrimériques qui initient la cascade de signalisation. Des dysfonctions dans la signalisation médiée par les GPCRs sont corrélées avec de nombreuses maladies comme le diabète, des déficiences immunes et nerveuses, ainsi que le cancer. Puisque la voie de signalisation s'active et se désactive, les protéines G (Gs, Gq/11, G12/13 et Gi/o) ont été un sujet de recherche attrayant pendant des décennies. Une protéine G hétérotrimérique est composée de trois sous-unités, la sous-unité a associée au nucléotide guanine, ainsi que les sous-unités ß et y. En général, la durée du signal est déterminée par le temps de demi-vie des sous-unités Ga activées (Ga liées au GTP). Identifier de nouveaux partenaires de communication des sous-unités Ga se révèle être un moyen attractif de comprendre la machinerie de la signalisation par les GPCRs. Dans notre laboratoire nous nous sommes concentrés principalement sur Gao qui est exprimée de manière abondante dans le système nerveux. Nous présentons ici deux nouveaux partenaires qui interagissent avec Gao chez la drosophile: Dhit et Kermit, qui ont été identifiés respectivement par la méthode du yeast two-hybrid et par criblage génétique. Dhit est caractérisé par une petite taille, avec un domaine RGS conservé et un motif N- terminal riche en cystéines. Le domaine RGS contient une activité GAP (GTPase activating protein) pour les protéines G. Toutefois, nous avons découvert que Dhit exerce non seulement une activité GAP mais aussi une activité GDI (guanine nucleotide dissociation inhibitor) à l'égard de Gao. Cette activité GDI inattendue est préservée dans RGS19 - un homologue de Dhit chez les mammifères. Des expériences supplémentaires ont confirmé l'activité GDI de Dhit et de RGS19 chez Drosophila melanogaster et les modèles cellulaires mammifères. Par conséquent, nous proposons que Dhit et ses homologues mammifères modulent la signalisation GPCR par une double suppression des sous-unités Ga - suppression de leur nucléotide d'échange avec le GTP et une accélération dans leur hydrolyse du GTP. Kermit/GIPC a été premièrement identifié comme un partenaire de liaison de RGS19 dans le criblage par yeast two-hybrid. Au lieu d'interagir avec l'homologue chez la drosophile de RGS19 (Dhit), Kermit se lie à Gao in vivo et in vitro. La conséquence fonctionnelle de l'interaction Kermit/Gao est la régulation de la localisation de Vang, un des composants essentiel de la polarité planaire cellulaire, à la membrane apicale. Globalement, mon travail a démontré l'action de Gao avec ses deux partenaires d'interaction dans la voie de signalisation médiée par Gao. La compréhension de la signalisation par les GPCRs incluant Gao et ses régulateurs ou effecteurs aboutira à mettre en lumière de futurs axes dans la recherche pharmacologique.

Lipid anchoring of Arabidopsis phototropin 1 to assess the functional significance of receptor internalization: should I stay or should I go?

The phototropin 1 (phot1) blue light receptor mediates a number of adaptive responses, including phototropism, that generally serve to optimize photosynthetic capacity. Phot1 is a plasma membrane-associated protein, but upon irradiation, a fraction is internalized into the cytoplasm. Although this phenomenon has been reported for more than a decade, its biological significance remains elusive. Here, we use a genetic approach to revisit the prevalent hypotheses regarding the functional importance of receptor internalization. Transgenic plants expressing lipidated versions of phot1 that are permanently anchored to the plasma membrane were used to analyse the effect of internalization on receptor turnover, phototropism and other phot1-mediated responses. Myristoylation and farnesylation effectively prevented phot1 internalization. Both modified photoreceptors were found to be fully functional in Arabidopsis, rescuing phototropism and all other phot1-mediated responses tested. Light-mediated phot1 turnover occurred as in the native receptor. Furthermore, our work does not provide any evidence of a role of phot1 internalization in the attenuation of receptor signalling during phototropism. Our results demonstrate that phot1 signalling is initiated at the plasma membrane. They furthermore indicate that release of phot1 into the cytosol is not linked to receptor turnover or desensitization.

Le coeur des ARN non codants - Un long chemin à découvrir [In the heart of noncoding RNA: a long way to go].

The identification and characterization of long noncoding RNA in a variety of tissues represent major achievements that contribute to our understanding of the molecular mechanisms controlling gene expression. In particular, long noncoding RNA play crucial roles in the epigenetic regulation of the adaptive response to environmental cues via their capacity to target chromatin modifiers to specific locus. In addition, these transcripts have been implicated in controlling splicing, translation and degradation of messenger RNA. Long noncoding RNA have also been shown to act as decoy molecules for microRNA. In the heart, a few long noncoding RNA have been demonstrated to regulate cardiac commitment and differentiation during development. Furthermore, recent findings suggest their involvement as regulators of the pathophysiological response to injury in the adult heart. Their high cellular specificity makes them attractive target molecules for innovative therapies and ideal biomarkers.

Le pouvoir e(s)t l'eau. Une géo-histoire foucauldienne de l'eau urbaine en Suisse entre 1850 et aujourd'hui.

S'inscrivant dans le sous-domaine interdisciplinaire de l'Urban Political Ecology (UPE), cette thèse dresse une géo-histoire foucauldienne de l'eau urbaine, particulièrement l'eau en réseau, en Suisse entre 1850 et nos jours. Plus précisément, il s'agit d'une étude des modes d'exercice du pouvoir (les formes de gouvernementalité) et de leurs outils (les technologies de pouvoir), focalisée sur l'eau en réseau et menée à l'aide d'une méthode archéogénéalogique. Cette recherche apporte des contributions théoriques et empiriques à l'UPE. Du côté théorique, elle propose l'adoption d'une approche foucauldienne dans le domaine de l'UPE, elle définit le potentiel et les implications de son éthique de la recherche et elle décrit certains parmi les principaux concepts, théories et méthodes foucauldiens mobilisables au sein de l'UPE de l'eau. Du côté empirique, elle applique l'approche proposée à une série d'études de cas, permettant de dresser la géo-histoire mentionnée plus haut mais aussi de nuancer le cadre théorique et méthodologique, de l'enrichir et d'en pointer les limites. A travers l'étude d'archives de la presse locale, les trois premières études de cas montrent que deux formes de gouvernementalité ont coexisté en Suisse pendant la période étudiée, à savoir le biopouvoir et la gouvernementalité néolibérale. Cependant, ces deux formes de gouvernementalité dévient considérablement des modèles proposés par Michel Foucault. Par exemple, des technologies de pouvoir permettant le gouvernement à distance relatives à la santé de la population ont fait leur apparition dès la deuxième moitié du dix-neuvième siècle, ce qui interroge la définition du biopouvoir telle qu'elle avait initialement été proposée par Michel Foucault. La dernière étude de cas est centrée sur l'époque contemporaine. Elle indique qu'à l'heure actuelle une production centralisée d'argumentaires destinés aux citoyens-consommateurs a lieu dans des espaces non-statutaires d'inspiration néolibérale (les soft spaces). Cette production discursive centralisée se révèle efficace et contribue, paradoxalement, au maintien d'un modèle helvétique décentralisé et démocratique en matière d'eau du robinet. Des recherches ultérieures pourraient permettre de tester la pertinence de l'approche foucauldienne adoptée ici dans d'autres cas d'étude, de nuancer et enrichir ultérieurement le cadre théorique et d'améliorer la méthode utilisée.