Identification of particular groups of microRNAs that positively or negatively impact on beta cell function in obese models of type 2 diabetes.

AIMS/HYPOTHESIS: MicroRNAs are key regulators of gene expression involved in health and disease. The goal of our study was to investigate the global changes in beta cell microRNA expression occurring in two models of obesity-associated type 2 diabetes and to assess their potential contribution to the development of the disease. METHODS: MicroRNA profiling of pancreatic islets isolated from prediabetic and diabetic db/db mice and from mice fed a high-fat diet was performed by microarray. The functional impact of the changes in microRNA expression was assessed by reproducing them in vitro in primary rat and human beta cells. RESULTS: MicroRNAs differentially expressed in both models of obesity-associated type 2 diabetes fall into two distinct categories. A group including miR-132, miR-184 and miR-338-3p displays expression changes occurring long before the onset of diabetes. Functional studies indicate that these expression changes have positive effects on beta cell activities and mass. In contrast, modifications in the levels of miR-34a, miR-146a, miR-199a-3p, miR-203, miR-210 and miR-383 primarily occur in diabetic mice and result in increased beta cell apoptosis. These results indicate that obesity and insulin resistance trigger adaptations in the levels of particular microRNAs to allow sustained beta cell function, and that additional microRNA deregulation negatively impacting on insulin-secreting cells may cause beta cell demise and diabetes manifestation. CONCLUSIONS/INTERPRETATION: We propose that maintenance of blood glucose homeostasis or progression toward glucose intolerance and type 2 diabetes may be determined by the balance between expression changes of particular microRNAs.

Indirect costs of parasitism are shaped by variation in the type of immune challenge and food availability

Parasites can inflict indirect fitness costs to their hosts by eliciting costly immune responses. These costs depend on the type and amount of immunostimulants presented to the host immune system but also on the amount of resources available to fuel host immune responses. Here, we investigated how the relative costs of two different types of immune challenge are modulated by variation in food availability. We injected nestling tawny owls (Strix aluco) with either 10 mu g of phytohaemagglutinin (PHA) or 20 mu g of lipopolysaccharide (LPS), and subsequently raised them under two different food regimes (food-restricted vs. ad libitum). After controlling for food consumption, we found that LPS-injected nestlings lost more body mass than PHA-injected ones only when food-restricted. We also found that body mass gain of owlets fed ad libitum decreased with the intensity of the skin swelling response against LPS, but not PHA. These experimental and correlative results suggest that nestling tawny owls suffered greater immune costs when treated with LPS than PHA, and that variation in the costs of two different types of immune challenge can be exacerbated under conditions of low food availability. Our study highlights the importance of taking into consideration the interplay between host immunity and nutrition in the study of indirect costs of parasitism.

Essential role of CD8 palmitoylation in CD8 coreceptor function.

To investigate the molecular basis that makes heterodimeric CD8alphabeta a more efficient coreceptor than homodimeric CD8alphaalpha, we used various CD8 transfectants of T1.4 T cell hybridomas, which are specific for H-2Kd, and a photoreactive derivative of the Plasmodium berghei circumsporozoite peptide PbCS 252-260 (SYIPSAEKI). We demonstrate that CD8 is palmitoylated at the cytoplasmic tail of CD8beta and that this allows partitioning of CD8alphabeta, but not of CD8alphaalpha, in lipid rafts. Localization of CD8 in rafts is crucial for its coreceptor function. First, association of CD8 with the src kinase p56lck takes place nearly exclusively in rafts, mainly due to increased concentration of both components in this compartment. Deletion of the cytoplasmic domain of CD8beta abrogated localization of CD8 in rafts and association with p56lck. Second, CD8-mediated cross-linking of p56lck by multimeric Kd-peptide complexes or by anti-CD8 Ab results in p56lck activation in rafts, from which the abundant phosphatase CD45 is excluded. Third, CD8-associated activated p56lck phosphorylates CD3zeta in rafts and hence induces TCR signaling and T cell activation. This study shows that palmitoylation of CD8beta is required for efficient CD8 coreceptor function, mainly because it dramatically increases CD8 association with p56lck and CD8-mediated activation of p56lck in lipid rafts.

The genome of Laccaria bicolor provides insights into mycorrhizal symbiosis

Mycorrhizal symbioses--the union of roots and soil fungi--are universal in terrestrial ecosystems and may have been fundamental to land colonization by plants. Boreal, temperate and montane forests all depend on ectomycorrhizae. Identification of the primary factors that regulate symbiotic development and metabolic activity will therefore open the door to understanding the role of ectomycorrhizae in plant development and physiology, allowing the full ecological significance of this symbiosis to be explored. Here we report the genome sequence of the ectomycorrhizal basidiomycete Laccaria bicolor (Fig. 1) and highlight gene sets involved in rhizosphere colonization and symbiosis. This 65-megabase genome assembly contains approximately 20,000 predicted protein-encoding genes and a very large number of transposons and repeated sequences. We detected unexpected genomic features, most notably a battery of effector-type small secreted proteins (SSPs) with unknown function, several of which are only expressed in symbiotic tissues. The most highly expressed SSP accumulates in the proliferating hyphae colonizing the host root. The ectomycorrhizae-specific SSPs probably have a decisive role in the establishment of the symbiosis. The unexpected observation that the genome of L. bicolor lacks carbohydrate-active enzymes involved in degradation of plant cell walls, but maintains the ability to degrade non-plant cell wall polysaccharides, reveals the dual saprotrophic and biotrophic lifestyle of the mycorrhizal fungus that enables it to grow within both soil and living plant roots. The predicted gene inventory of the L. bicolor genome, therefore, points to previously unknown mechanisms of symbiosis operating in biotrophic mycorrhizal fungi. The availability of this genome provides an unparalleled opportunity to develop a deeper understanding of the processes by which symbionts interact with plants within their ecosystem to perform vital functions in the carbon and nitrogen cycles that are fundamental to sustainable plant productivity.

USP2-45 represses aldosterone mediated responses by decreasing mineralocorticoid receptor availability.

BACKGROUND/AIMS: Ligand activation of the mineralocorticoid receptor (MR) induces several post-translational modifications (PTMs). Among the different PTMs, MR is known to be dynamically ubiquitylated with impact on its stability and transcriptional activity. Previously, we have shown that MR is monoubiquitylated at the basal state and that aldosterone stimulation induces monoubiquitylation removal prompting polyubiquitin-dependent destabilization of the receptor and proteasomal degradation. This study investigated the role of the aldosterone induced ubiquitin-specific protease USP2-45 on the ubiquitylation state of MR. METHODS: Renal epithelial cells M1 were co-transfected with MR with or without wild-type or inactive USP2-45. The association of MR with USP2-45 or TSG101 as well as MR ubiquitylation state were determined by immunoprecipitation and immunoblotting. MR transcriptional activity was assessed via a luciferase reporter gene. RESULTS: We show that USP2-45 is able to bind MR and, similarly to aldosterone, induce MR monoubiquitylation removal, disruption of MR/TSG101 association and destabilization of MR at protein level. CONCLUSION: This study provides a novel role for USP2-45 by playing a pivotal role in the regulation of the ubiquitylation state of MR and reveals the existence of a negative feedback loop for limiting the aldosterone induced response.

Complementary function and integrated wiring of the evolutionarily distinct Drosophila olfactory subsystems.

To sense myriad environmental odors, animals have evolved multiple, large families of divergent olfactory receptors. How and why distinct receptor repertoires and their associated circuits are functionally and anatomically integrated is essentially unknown. We have addressed these questions through comprehensive comparative analysis of the Drosophila olfactory subsystems that express the ionotropic receptors (IRs) and odorant receptors (ORs). We identify ligands for most IR neuron classes, revealing their specificity for select amines and acids, which complements the broader tuning of ORs for esters and alcohols. IR and OR sensory neurons exhibit glomerular convergence in segregated, although interconnected, zones of the primary olfactory center, but these circuits are extensively interdigitated in higher brain regions. Consistently, behavioral responses to odors arise from an interplay between IR- and OR-dependent pathways. We integrate knowledge on the different phylogenetic and developmental properties of these receptors and circuits to propose models for the functional contributions and evolution of these distinct olfactory subsystems.

Mutations in the cdc10 start gene of Schizosaccharomyces pombe implicate the region of homology between cdc10 and SWI6 as important for p85cdc10 function.

The cdc10 gene of the fission yeast Schizosaccharomyces pombe is required for traverse of start and commitment to the mitotic cell division cycle rather than other fates. The product of the gene, p85cdc10, is a component of a factor that is thought to be involved in regulating the transcription of genes that are required for DNA synthesis. In order to define regions of the p85cdc10 protein that are important for its function a fine structure genetic map of the cdc10 gene was derived and the sequences of 13 cdc10ts mutants determined. The 13 mutants tested define eight alleles. Eleven of the mutants are located in the region that contains the two copies of the cdc10/SWI6 repeat motif, implicating it as important for p85cdc10 function.

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.

Ophtalmologie. Thérapie génique des rétinopathies héréditaires: premiers résultats [Gene therapy for hereditary eye diseases: where are we?]

Les résultats préliminaires de trois essais cliniques de thérapie génique d'une forme agressive de rétinite pigmentaire (l'amaurose congénitale de Leber) ont prouvé que le traitement des maladies dégénératives de la rétine par transfert de gène peut être sûr et efficace pour rétablir une fonction visuelle. Il faudra encore attendre les résultats à long terme de ces études pour que soit définitivement validée cette approche thérapeutique. Dans l'intervalle, il importe de se préparer à son introduction en ophtalmologie de façon à la rendre accessible à nos malades. Pratiquement cela revient à promouvoir: 1) le recrutement; 2) la caractérisation du phénotype et du génotype des sujets atteints et 3) la constitution d'un registre des rétinopathies héréditaires. Recently, preliminary results of three clinical gene therapy trials for early onset retinitis pigmentosa--Leber congenital amaurosis--suggested that treating this degenerative retinal disease by gene transfection can be safe and efficient to restore a visual function. The definitive validation of this therapeutic approach depends on the long-term results. The forthcoming availability of gene therapy in ophthalmology prompts the implementation: of 1) recruitment, 2) phenotyping and genotyping of affected patients, 3) and creation of a hereditary retinopathy registry.

Elf-1 contributes to the function of the complex interleukin (IL)-2-responsive enhancer in the mouse IL-2 receptor alpha gene.

Lymphocytes regulate their responsiveness to IL-2 through the transcriptional control of the IL-2R alpha gene, which encodes a component of the high affinity IL-2 receptor. In the mouse IL-2R alpha gene this control is exerted via two regulatable elements, a promoter proximal region, and an IL-2-responsive enhancer (IL-2rE) 1.3 kb upstream. In vitro and in vivo functional analysis of the IL-2rE in the rodent thymic lymphoma-derived, CD4- CD8- cell line PC60 demonstrated that three separate elements, sites I, II, and III, were necessary for IL-2 responsiveness; these three sites demonstrate functional cooperation. Site III contains a consensus binding motif for members of the Ets family of transcription factors. Here we demonstrate that Elf-1, an Ets-like protein, binds to site III and participates in IL-2 responsiveness. In vitro site III forms a complex with a protein constitutively present in nuclear extracts from PC60 cells as well as from normal CD4- CD8- thymocytes. We have identified this molecule as Elf-1 according to a number of criteria. The complex possesses an identical electrophoretic mobility to that formed by recombinant Elf-1 protein and is super-shifted by anti-Elf-1 antibodies. Biotinylated IL-2rE probes precipitate Elf-1 from PC60 extracts provided site III is intact and both recombinant and PC60-derived proteins bind with the same relative affinities to different mutants of site III. In addition, by introducing mutations into the core of the site III Ets-like motif and comparing the corresponding effects on the in vitro binding of Elf-1 and the in vivo IL-2rE activity, we provide strong evidence that Elf-1 is directly involved in IL-2 responsiveness. The nature of the functional cooperativity observed between Elf-1 and the factors binding sites I and II remains unresolved; experiments presented here however suggest that this effect may not require direct interactions between the proteins binding these three elements.

Reduced peroxisomal citrate synthase activity increases substrate availability for polyhydroxyalkanoate biosynthesis in plant peroxisomes.

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are bacterial carbon storage polymers used as renewable, biodegradable plastics. PHA production in plants may be a way to reduce industrial PHA production costs. We recently demonstrated a promising level of peroxisomal PHA production in the high biomass crop species sugarcane. However, further production strategies are needed to boost PHA accumulation closer to commercial targets. Through exogenous fatty acid feeding of Arabidopsis thaliana plants that contain peroxisome-targeted PhaA, PhaB and PhaC enzymes from Cupriavidus necator, we show here that the availability of substrates derived from the β-oxidation cycle limits peroxisomal polyhydroxybutyrate (PHB) biosynthesis. Knockdown of peroxisomal citrate synthase activity using artificial microRNA increased PHB production levels approximately threefold. This work demonstrates that reduction of peroxisomal citrate synthase activity may be a valid metabolic engineering strategy for increasing PHA production in other plant species.

Emerging roles of non-coding RNAs in pancreatic β-cell function and dysfunction.

Pancreatic β-cells play a central role in glucose homeostasis by tightly regulating insulin release according to the organism's demand. Impairment of β-cell function due to hostile environment, such as hyperglycaemia and hyperlipidaemia, or due to autoimmune destruction of β-cells, results in diabetes onset. Both environmental factors and genetic predisposition are known to be involved in the development of the disease, but the exact mechanisms leading to β-cell dysfunction and death remain to be characterized. Non-coding RNA molecules, such as microRNAs (miRNAs), have been suggested to be necessary for proper β-cell development and function. The present review aims at summarizing the most recent findings about the role of non-coding RNAs in the control of β-cell functions and their involvement in diabetes. We will also provide a perspective view of the future research directions in the field of non-coding RNAs. In particular, we will discuss the implications for diabetes research of the discovery of a new communication mechanism based on cell-to-cell miRNA transfer. Moreover, we will highlight the emerging interconnections between miRNAs and epigenetics and the possible role of long non-coding RNAs in the control of β-cell activities.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Modulatory Role of the Ovarian Function in Neuroimmunoendocrine Axis Activity.

The aim of this study was to evaluate the effect of ovariectomy on the acute-phase response of inflammatory stress. Ex vivo adrenocortical, peripheral mononuclear cell (PMNC) and adipocyte activities were studied in intact and ovariectomized mice. Endotoxemia was mimicked by intraperitoneal administration of bacterial lipopolysaccharide (LPS; 25 mg per mouse) to sham-operated and 21-day ovariectomized mice. Circulating corticosterone, tumor necrosis factor-alpha (TNFalpha) and leptin concentrations were monitored before and 30-120 min after the administration of LPS. Additionally, in vitro experiments were performed with isolated corticoadrenal cells, PMNCs and omental adipocytes from sham-operated and ovariectomized mice incubated with specific secretagogues. The results indicate that while ovariectomy enhanced TNFalpha secretion after in vivo administration of LPS, it reduced corticoadrenal response and abrogated LPS-elicited leptin secretion into the circulation. While the corticoadrenal sensitivity to ACTH stimulation was reduced by ovariectomy, the LPS-induced PMNC response was not affected. Exogenous leptin enhanced baseline PMNC function regardless of surgery. Finally, ovariectomy drastically reduced in vitro adipocyte functionality. Our data support the notion that ovariectomy modified neuroendocrine-immune-adipocyte axis function and strongly suggest that ovarian activity could play a pivotal role in the development of an adequate immune defense mechanism after injury.