Microtubule-depolymerizing agents used in antibody-drug conjugates induce antitumor immunity by stimulation of dendritic cells.

Antibody-drug conjugates (ADC) are emerging as powerful treatment strategies with outstanding target-specificity and high therapeutic activity in patients with cancer. Brentuximab vedotin represents a first-in-class ADC directed against CD30(+) malignancies. We hypothesized that its sustained clinical responses could be related to the stimulation of an anticancer immune response. In this study, we demonstrate that the dolastatin family of microtubule inhibitors, from which the cytotoxic component of brentuximab vedotin is derived, comprises potent inducers of phenotypic and functional dendritic cell (DC) maturation. In addition to the direct cytotoxic effect on tumor cells, dolastatins efficiently promoted antigen uptake and migration of tumor-resident DCs to the tumor-draining lymph nodes. Exposure of murine and human DCs to dolastatins significantly increased their capacity to prime T cells. Underlining the requirement of an intact host immune system for the full therapeutic benefit of dolastatins, the antitumor effect was far less pronounced in immunocompromised mice. We observed substantial therapeutic synergies when combining dolastatins with tumor antigen-specific vaccination or blockade of the PD-1-PD-L1 and CTLA-4 coinhibitory pathways. Ultimately, treatment with ADCs using dolastatins induces DC homing and activates cellular antitumor immune responses in patients. Our data reveal a novel mechanism of action for dolastatins and provide a strong rationale for clinical treatment regimens combining dolastatin-based therapies, such as brentuximab vedotin, with immune-based therapies. Cancer Immunol Res; 2(8); 741-55. ©2014 AACR.

Impaired expression of the inducible cAMP early repressor accounts for sustained adipose CREB activity in obesity.

OBJECTIVEIncrease in adipose cAMP response binding protein (CREB) activity promotes adipocyte dysfunction and systemic insulin resistance in obese mice. This is achieved by increasing the expression of activating transcription factor 3 (ATF3). In this study we investigated whether impaired expression of the inducible cAMP early repressor (ICER), a transcriptional antagonist of CREB, is responsible for the increased CREB activity in adipocytes of obese mice and humans.RESEARCH DESIGN AND METHODSTotal RNA and nuclear proteins were prepared from visceral adipose tissue (VAT) of human nonobese or obese subjects, and white adipose tissue (WAT) of C57Bl6-Rj mice that were fed with normal or high-fat diet for 16 weeks. The expression of genes was monitored by real-time PCR, Western blotting, and electromobility shift assays. RNA interference was used to silence the expression of Icer.RESULTSThe expression of Icer/ICER was reduced in VAT and WAT of obese humans and mice, respectively. Diminution of Icer/ICER was restricted to adipocytes and was accompanied by a rise of Atf3/ATF3 and diminution of Adipoq/ADIPOQ and Glut4/GLUT4. Silencing the expression of Icer in 3T3-L1 adipocytes mimicked the results observed in human and mice cells and hampered glucose uptake, thus confirming the requirement of Icer for appropriate adipocyte function.CONCLUSIONSImpaired expression of ICER contributes to elevation in CREB target genes and, therefore, to the development of insulin resistance in obesity.

The interaction of human pathogenic arena viruses with the host cell

SummaryResearch projects presented in this thesis aimed to investigate two major aspects of the arenaviruses life cycle in the host cell: viral entry and the biosynthesis of the viral envelope glycoprotein.Old World arenaviruses (OWAV), such as Lassa virus (LASV) and lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV), attach to the cell by binding to their receptor, alpha-dystroglycan. Virions are then internalized by a largely unknown pathway of endocytosis and delivered to the late endosome/lysosome where fusion occurs at low pH. In the major project of my thesis, we sought to identify cellular factors involved in OWAV cell entry. Our work indicates that OWAV cell entry requires microtubular transport and a functional multivesicular body (MVB) compartment. Infection indeed depends on phosphatidyl inositol 3-kinase (PI3K) activity and lysobisphosphatidic acid (LBPA), a lipid found in membranes of intraluminal vesicles (ILVs) of the MVB. We further found a requirement of factors that are part of the endosomal sorting complex required for transport (ESCRT), involved in the formation of ILVs. This suggests an ESCRT-mediated sorting of virus- receptor complex during the entry process.During viral replication, biosynthesis of viral glycoprotein takes place in the endoplasmic reticulum (ER) of the host cell. When protein load exceeds the folding capacity of the ER, the accumulation of unfolded proteins is sensed by three ER resident proteins, activating transcription factor 6 (ATF6), inositol-requiring enzyme 1 (IRE1) and PKR-like ER kinase (PERK), whose signaling induces the cellular unfolded protein response (UPR). Our results indicate that acute LCMV infection transiently induces the activation of the ATF6 branch of the UPR, whereas the PERK, and IRE1 axis of UPR are neither triggered nor blocked during infection. Our data also demonstrate that activation of ATF6 pathway is required for optimal viral replication during acute infection.The formation of the mature, fusion-active form of arenaviruses glycoproteins requires proteolytic cleavage mediated by the cellular protease subtilisin kexin isozyme-1 (SKI-l)/site-l protease (SIP). We show that targeting the SKI-1/S1P enzymatic activity with specific inhibitors is a powerful strategy to block arenaviruses productive infection. Moreover, characterization of protease function highlights differences in processing between cellular and viral substrates, opening new possibilities in term of drug development against human pathogenic arenaviruses.RésuméLes projets de recherche présentés dans cette thèse visaient à étudier deux aspects du cycle de vie des arenavirus: l'entrée du virus dans la cellule hôte et la biosynthèse de la glycoprotéine durant la réplication virale.Les arenavirus du vieux monde (OWAV), tels que le virus de Lassa (LASV) et le virus de la chorioméningite lymphocytaire (LCMV) s'attachent à la cellule hôte en se liant à leur récepteur, l'alpha-dystroglycane. Les virions sont ensuite intemalisés par une voie d'endocytose inconnue et livrés à l'endosome tardif/lysosome, où le pH acide permet la fusion entre l'enveloppe virale et la membrane du compartiment. Le projet principal de ma thèse consistait à identifier les facteurs cellulaires impliqués dans l'entrée des OWAV dans la cellule hôte. Nos résultats indiquent que l'entrée des OWAV nécessite le transport microtubulaire et la présence d'un corps multivésiculaire (MVB) fonctionnel. L'infection dépend en effet de l'activité de phosphatidyl inositol 3-kinase (PI3K) et de lysobisphosphatidic acid (LBPA), un lipide présent dans les membranes des vésicules intraluminales (ILVs) du MVB. Nous avons également trouvé l'implication de facteurs constituant l'endosomal sorting complex required for sorting (ESCRT) qui joue un rôle dans la formation des ILVs. Ces donnés suggèrent l'incorporation du complexe virus-récepteur dans des ILVs durant le processus d'entrée.Lors de la réplication virale, la biosynthèse de la glycoprotéine virale a lieu dans le réticulum endoplasmique (ER) de la cellule hôte. Lorsque la charge de protéines nouvellement synthétisées excède la capacité de pliage des protéines dans le ER, l'accumulation de protéines mal pliées est détectée par trois facteurs: activating transcription factor 6 (ATF6), inositol-requiring enzyme 1 (IRE1) et PKR-like ER kinase (PERK). Leur signalisation constitue la réponse cellulaire face aux protéines mal pliées (UPR). Nos résultats montrent que l'infection aiguë avec LCMV induit transitoirement l'activation de la voie de signalisation ATF6 alors que les axes PERK et IRE1 de l'UPR ne sont ni induits ni bloqués pendant l'infection. Nos données prouvent également que l'activation de la voie ATF6 est nécessaire à une réplication virale optimale lors de l'infection aiguë avec LCMV.La maturation des glycoprotéines des arenavirus nécessite un clivage protéolytique par la protéase cellulaire subtilisin kexin isozyme-1 (SKI-l)/site-l protease (SIP). Nous avons démontré que le ciblage de l'activité enzymatique de SKI-1/SIΡ avec des inhibiteurs spécifiques est une stratégie prometteuse pour bloquer l'infection par les arenavirus. La caractérisation du mécanisme d'action de la protéase a, par ailleurs, révélé des différences au niveau du clivage entre les substrats cellulaires et viraux, ce qui ouvre de nouvelles perspectives en terme de développement de médicaments contre les arenavirus pathogènes pour l'homme.

Oxygen uptake during early cardiogenesis of the chick.

Oxidative metabolism of the isolated embryonic heart of the chick has been determined using a spectrophotometric technique allowing global as well as localized micromeasurements of the O2 uptake. Entire hearts, excised from embryos of 10 somites (primordia fused, stage 10 HH) and 40 somites (S shaped, stage 20 HH) were placed in a special chamber under controlled metabolic conditions where they continued to beat spontaneously and regularly. During the 32 h of development, the O2 consumption of the whole heart increased from 0.9 +/- 0.1 to 5.3 +/- 0.8 nmol O2/h. These values corrected for protein content were, however, comparable (0.45 nmol O2.h-1.micrograms-1). At stage 10-12, the O2 uptake varied along the cardiac tube (from 0.74 to 1.0 nmol O2.h-1.mm-2). From stage 10 to 20, the O2 uptake per unit area of ventricle wall increased from 0.7 +/- 0.2 to 1.8 +/- 0.2 nmol O2.h-1.mm-2, and the O2 uptake per myocardial volume during one cardiac cycle varied from 7 to 2.5 nmol O2/cm3. These results indicate that, despite an intense morphogenesis, the cardiac tissue has a rather low and stable oxidative metabolism, although the O2 requirement of the whole heart increases significantly. Moreover, the normalized suprabasal aerobic energy expenditure decreases throughout early cardiogenesis. The functional integrity of the isolated embryonic heart combined with the experimental possibilities of the microtechnique make the preparation appropriate for studying the changes in cardiac metabolism during development.

Role of genetic and social factors in modulating the efficiency of division of labour in social insects

Summary : Division of labour is one of the most fascinating aspects of social insects. The efficient allocation of individuals to a multitude of different tasks requires a dynamic adjustment in response to the demands of a changing environment. A considerable number of theoretical models have focussed on identifying the mechanisms allowing colonies to perform efficient task allocation. The large majority of these models are built on the observation that individuals in a colony vary in their propensity (response threshold) to perform different tasks. Since individuals with a low threshold for a given task stimulus are more likely to perform that task than individuals with a high threshold, infra-colony variation in individual thresholds results in colony division of labour. These theoretical models suggest that variation in individual thresholds is affected by the within-colony genetic diversity. However, the models have not considered the genetic architecture underlying the individual response thresholds. This is important because a better understanding of division of labour requires determining how genotypic variation relates to differences in infra-colony response threshold distributions. In this thesis, we investigated the combined influence on task allocation efficiency of both, the within-colony genetic variability (stemming from variation in the number of matings by queens) and the number of genes underlying the response thresholds. We used an agent-based simulator to model a situation where workers in a colony had to perform either a regulatory task (where the amount of a given food item in the colony had to be maintained within predefined bounds) or a foraging task (where the quantity of a second type of food item collected had to be the highest possible). The performance of colonies was a function of workers being able to perform both tasks efficiently. To study the effect of within-colony genetic diversity, we compared the performance of colonies with queens mated with varying number of males. On the other hand, the influence of genetic architecture was investigated by varying the number of loci underlying the response threshold of the foraging and regulatory tasks. Artificial evolution was used to evolve the allelic values underlying the tasks thresholds. The results revealed that multiple matings always translated into higher colony performance, whatever the number of loci encoding the thresholds of the regulatory and foraging tasks. However, the beneficial effect of additional matings was particularly important when the genetic architecture of queens comprised one or few genes for the foraging task's threshold. By contrast, higher number of genes encoding the foraging task reduced colony performance with the detrimental effect being stronger when queens had mated with several males. Finally, the number of genes determining the threshold for the regulatory task only had a minor but incremental effect on colony performance. Overall, our numerical experiments indicate the importance of considering the effects of queen mating frequency, genetic architecture underlying task thresholds and the type of task performed when investigating the factors regulating the efficiency of division of labour in social insects. In this thesis we also investigate the task allocation efficiency of response threshold models and compare them with neural networks. While response threshold models are widely used amongst theoretical biologists interested in division of labour in social insects, our simulation reveals that they perform poorly compared to a neural network model. A major shortcoming of response thresholds is that they fail at one of the most crucial requirement of division of labour, the ability of individuals in a colony to efficiently switch between tasks under varying environmental conditions. Moreover, the intrinsic properties of the threshold models are that they lead to a large proportion of idle workers. Our results highlight these limitations of the response threshold models and provide an adequate substitute. Altogether, the experiments presented in this thesis provide novel contributions to the understanding of how division of labour in social insects is influenced by queen mating frequency and genetic architecture underlying worker task thresholds. Moreover, the thesis also provides a novel model of the mechanisms underlying worker task allocation that maybe more generally applicable than the widely used response threshold models. Resumé : La répartition du travail est l'un des aspects les plus fascinants des insectes vivant en société. Une allocation efficace de la multitude de différentes tâches entre individus demande un ajustement dynamique afin de répondre aux exigences d'un environnement en constant changement. Un nombre considérable de modèles théoriques se sont attachés à identifier les mécanismes permettant aux colonies d'effectuer une allocation efficace des tâches. La grande majorité des ces modèles sont basés sur le constat que les individus d'une même colonie diffèrent dans leur propension (inclination à répondre) à effectuer différentes tâches. Etant donné que les individus possédant un faible seuil de réponse à un stimulus associé à une tâche donnée sont plus disposés à effectuer cette dernière que les individus possédant un seuil élevé, les différences de seuils parmi les individus vivant au sein d'une même colonie mènent à une certaine répartition du travail. Ces modèles théoriques suggèrent que la variation des seuils des individus est affectée par la diversité génétique propre à la colonie. Cependant, ces modèles ne considèrent pas la structure génétique qui est à la base des seuils de réponse individuels. Ceci est très important car une meilleure compréhension de la répartition du travail requière de déterminer de quelle manière les variations génotypiques sont associées aux différentes distributions de seuils de réponse à l'intérieur d'une même colonie. Dans le cadre de cette thèse, nous étudions l'influence combinée de la variabilité génétique d'une colonie (qui prend son origine dans la variation du nombre d'accouplements des reines) avec le nombre de gènes supportant les seuils de réponse, vis-à-vis de la performance de l'allocation des tâches. Nous avons utilisé un simulateur basé sur des agents pour modéliser une situation où les travailleurs d'une colonie devaient accomplir une tâche de régulation (1a quantité d'une nourriture donnée doit être maintenue à l'intérieur d'un certain intervalle) ou une tâche de recherche de nourriture (la quantité d'une certaine nourriture doit être accumulée autant que possible). Dans ce contexte, 'efficacité des colonies tient en partie des travailleurs qui sont capable d'effectuer les deux tâches de manière efficace. Pour étudier l'effet de la diversité génétique d'une colonie, nous comparons l'efficacité des colonies possédant des reines qui s'accouplent avec un nombre variant de mâles. D'autre part, l'influence de la structure génétique a été étudiée en variant le nombre de loci à la base du seuil de réponse des deux tâches de régulation et de recherche de nourriture. Une évolution artificielle a été réalisée pour évoluer les valeurs alléliques qui sont à l'origine de ces seuils de réponse. Les résultats ont révélé que de nombreux accouplements se traduisaient toujours en une plus grande performance de la colonie, quelque soit le nombre de loci encodant les seuils des tâches de régulation et de recherche de nourriture. Cependant, les effets bénéfiques d'accouplements additionnels ont été particulièrement important lorsque la structure génétique des reines comprenait un ou quelques gènes pour le seuil de réponse pour la tâche de recherche de nourriture. D'autre part, un nombre plus élevé de gènes encodant la tâche de recherche de nourriture a diminué la performance de la colonie avec un effet nuisible d'autant plus fort lorsque les reines s'accouplent avec plusieurs mâles. Finalement, le nombre de gènes déterminant le seuil pour la tâche de régulation eu seulement un effet mineur mais incrémental sur la performance de la colonie. Pour conclure, nos expériences numériques révèlent l'importance de considérer les effets associés à la fréquence d'accouplement des reines, à la structure génétique qui est à l'origine des seuils de réponse pour les tâches ainsi qu'au type de tâche effectué au moment d'étudier les facteurs qui régulent l'efficacité de la répartition du travail chez les insectes vivant en communauté. Dans cette thèse, nous étudions l'efficacité de l'allocation des tâches des modèles prenant en compte des seuils de réponses, et les comparons à des réseaux de neurones. Alors que les modèles basés sur des seuils de réponse sont couramment utilisés parmi les biologistes intéressés par la répartition des tâches chez les insectes vivant en société, notre simulation montre qu'ils se révèlent peu efficace comparé à un modèle faisant usage de réseaux de neurones. Un point faible majeur des seuils de réponse est qu'ils échouent sur un point crucial nécessaire à la répartition des tâches, la capacité des individus d'une colonie à commuter efficacement entre des tâches soumises à des conditions environnementales changeantes. De plus, les propriétés intrinsèques des modèles basés sur l'utilisation de seuils conduisent à de larges populations de travailleurs inactifs. Nos résultats mettent en évidence les limites de ces modèles basés sur l'utilisation de seuils et fournissent un substitut adéquat. Ensemble, les expériences présentées dans cette thèse fournissent de nouvelles contributions pour comprendre comment la répartition du travail chez les insectes vivant en société est influencée par la fréquence d'accouplements des reines ainsi que par la structure génétique qui est à l'origine, pour un travailleur, du seuil de réponse pour une tâche. De plus, cette thèse fournit également un nouveau modèle décrivant les mécanismes qui sont à l'origine de l'allocation des tâches entre travailleurs, mécanismes qui peuvent être appliqué de manière plus générale que ceux couramment utilisés et basés sur des seuils de réponse.

JNK3 Is Required for the Cytoprotective Effect of Exendin 4.

Preservation of beta cell against apoptosis is one of the therapeutic benefits of the glucagon-like peptide-1 (GLP1) antidiabetic mimetics for preserving the functional beta cell mass exposed to diabetogenic condition including proinflammatory cytokines. The mitogen activated protein kinase 10 also called c-jun amino-terminal kinase 3 (JNK3) plays a protective role in insulin-secreting cells against death caused by cytokines. In this study, we investigated whether the JNK3 expression is associated with the protective effect elicited by the GLP1 mimetic exendin 4. We found an increase in the abundance of JNK3 in isolated human islets and INS-1E cells cultured with exendin 4. Induction of JNK3 by exendin 4 was associated with an increased survival of INS-1E cells. Silencing of JNK3 prevented the cytoprotective effect of exendin 4 against apoptosis elicited by culture condition and cytokines. These results emphasize the requirement of JNK3 in the antiapoptotic effects of exendin 4.

Role of Wnt/β-catenin in intestinal homeostasis

RESUME: La voie de signalisation Wnt est, dérégulée dans approximativement 90% des tumeurs colorectales humaines. La protéine ß-caténine, transducteur central de la voie de signalisation Wnt, peut directement moduler la transcription des gènes en interagissant avec des facteurs de transcription de la famille TCF/LEF. Afin d'étudier le rôle de la voie de signalisation Wnt dans l'homéostasie de l'épithélium intestinal normal, nous avons généré un modèle marin d'ablation inductible du gène de la ß-caténine. Cette ablation dans les souris adultes a provoqué une perte rapide de cellules progénitrices et des structures des cryptes de la muqueuse intestinale, cdincidant avec un blocage de la prolifération et une augmentation de la différentiation entérocytique. Notamment, les ceIIules souches intestinales sont induites à se différentier de façon terminale suite au blocage de la voie de signalisation Wnt, provoquant une perte complète de l'homéostasie intestinale. Le profil transcriptionnel des cryptes isolées par la microdissection au laser a confirmé ces observations et nous a permis d'identifier des gènes potentiellement responsables du maintien des cellules souches intestinales. Nos résultats démontrent donc la nécessité de la voie de signalisation Wnt/ß-catenin pour le maintien de l'épithélium intestinal. Ceci remet en question les efforts ciblant la voie de signalisation aberrante de Wnt en tant que nouvelle stratégie pour le traitement du cancer colorectal. SUMMARY: The Wnt signaling pathway is deregulated in over 90% of human colorectal cancers. ß-Catenin, the central signal transducer of the Wnt pathway, can directly modulate gene expression by interacting with transcription factors of the TCF/LEF-family. In order to investigate the role of Wnt signaling in the homeostasis of normal intestinal epithelium, we use atissue-specific, inducible ß-catenin gene ablation mouse model. Loss of ß-catenin in adult mice resulted in a rapid loss of progenitor cells and crypt structures, coinciding with blocked proliferation and with increased enterocytic differentiation. Importantly, intestinal stem cells were induced to terminally differentiate upon this block of Wnt signaling, resulting in a complete loss of intestinal homeostasis. Transcriptional profiling of mutant crypt RNA isolated by laser capture microdissection confirmed those observations and allowed us to identify genes potentially responsible for the maintenance of intestinal stem cells. Thus, our data show an essential requirement of Wnt/ß-catenin signaling in the maintenance of intestinal epithelium. This challenges attempts to target aberrant Wnt signaling as a new therapeutic strategy to treat colorectal cancer.

The repressor element silencing transcription factor (REST)-mediated transcriptional repression requires the inhibition of Sp1.

The terminal differentiation of neuronal and pancreatic beta-cells requires the specific expression of genes that are targets of an important transcriptional repressor named RE-1 silencing transcription factor (REST). The molecular mechanism by which these REST target genes are expressed only in neuronal and beta-cells and are repressed by REST in other tissues is a central issue in differentiation program of neuronal and beta-cells. Herein, we showed that the transcriptional factor Sp1 was required for expression of most REST target genes both in insulin-secreting cells and neuronal-like cells where REST is absent. Inhibition of REST in a non-beta and a non-neuronal cell model restored the transcriptional activity of Sp1. This activity was also restored by trichostatin A indicating the requirement of histone deacetylases for the REST-mediated silencing of Sp1. Conversely, exogenous introduction of REST blocked Sp1-mediated transcriptional activity. The REST inhibitory effect was mediated through its C-terminal repressor domain, which could interact with Sp1. Taken together, these data show that the inhibition of Sp1 by REST is required for the silencing of its target genes expression in non-neuronal and in non-beta-cells. We conclude that the interplay between REST and Sp1 determines the cell-specific expression of REST target genes.

Choice of an adequate promoter for efficient complementation in Saccharomyces cerevisiae: a case study.

Conservation of the function of open reading frames recently identified in fungal genome projects can be assessed by complementation of deletion mutants of putative Saccharomyces cerevisiae orthologs. A parallel complementation assay expressing the homologous wild type S. cerevisiae gene is generally performed as a positive control. However, we and others have found that failure of complementation can occur in this case. We investigated the specific cases of S. cerevisiae TBF1 and TIM54 essential genes. Heterologous complementation with Candida glabrata TBF1 or TIM54 gene was successful using the constitutive promoters TDH3 and TEF. In contrast, homologous complementation with S. cerevisiae TBF1 or TIM54 genes failed using these promoters, and was successful only using the natural promoters of these genes. The reduced growth rate of S. cerevisiae complemented with C. glabrata TBF1 or TIM54 suggested a diminished functionality of the heterologous proteins compared to the homologous proteins. The requirement of the homologous gene for the natural promoter was alleviated for TBF1 when complementation was assayed in the absence of sporulation and germination, and for TIM54 when two regions of the protein presumably responsible for a unique translocation pathway of the TIM54 protein into the mitochondrial membrane were deleted. Our results demonstrate that the use of different promoters may prove necessary to obtain successful complementation, with use of the natural promoter being the best approach for homologous complementation.

A Structural Analysis of the Health Expenditures and Portfolio Choices of Retired Agents

Richer and healthier agents tend to hold riskier portfolios and spend proportionally less on health expenditures. Potential explanations include health and wealth effects on preferences, expected longevity or disposable total wealth. Using HRS data, we perform a structural estimation of a dynamic model of consumption, portfolio and health expenditure choices with recursive utility, as well as health-dependent income and mortality risk. Our estimates of the deep parameters highlight the importance of health capital, mortality risk control, convex health and mortality adjustment costs and binding liquidity constraints to rationalize the stylized facts. They also provide new perspectives on expected longevity and on the values of life and health.

Modelling the effect of minor orthopaedic day surgery on patient mood at the early post-operative period: a prospective population-based cohort study.

OBJECTIVE: The effect of minor orthopaedic day surgery (MiODS) on patient's mood. METHODS: A prospective population-based cohort study of 148 consecutive patients with age above 18 and less than 65, an American Society of Anaesthesiology (ASA) score of 1, and the requirement of general anaesthesia (GA) were included. The Medical Outcomes Study - Short Form 36 (SF-36), Beck Anxiety Inventory (BAI) and Beck Depression Inventory (BDI) were used pre- and post-operatively. RESULTS: The mean physical component score of SF-36 before surgery was 45.3 (SD=+/-10.1) and 8 weeks following surgery was 44.9 (SD=+/-11.04) [n=148, p=0.51, 95% CI=(-1.03 to 1.52)]. For the measurement of the changes in mood using BDI, BAI and SF-36, latent construct modelling was employed to increase validity. The covariance between mood pre- and post-operatively (cov=69.44) corresponded to a correlation coefficient, r=0.88 indicating that patients suffering a greater number of mood symptoms before surgery continue to have a greater number of symptoms following surgery. When the latent mood constructs were permitted to have different means the model fitted well with chi(2) (df=1)=0.86 for which p=0.77, thus the null hypothesis that MiODS has no effect on patient mood was rejected. CONCLUSIONS: MiODS affects patient mood which deteriorates at 8 weeks post-operatively regardless of the pre-operative patient mood state. More importantly patients suffering a greater number of mood symptoms before MiODS continue to have a greater number of symptoms following surgery.

Long-term cerebral plasticity-related gene expression : a study of the respective role of CBP and CRTC1 in CREB transcriptional activation

1.1 AbstractThe treatment of memory disorders and cognitive deficits in various forms of mental retardation may greatly benefit from a better understanding of the molecular and cellular mechanisms of memory formation. Different forms of memory have distinct molecular requirements.Short-term memory (STM) is thought to be mediated by covalent modifications of existing synaptic molecules, such as phosphorylation or dephosphorylation of enzymes, receptors or ion channels. In contrast, long-term memoiy (LTM) is thought to be mediated by growth of new synapses and restructuring of existing synapses. There is extensive evidence that changes in gene expression and de novo protein synthesis are key processes for LTM formation. In this context, the transcription factor CREB (cAMP-response element-binding protein) was shown to be crucial. Activation of CREB requires phosphorylation of a serine residue (Ser-133), and the subsequent recruitment of a coactivator called CREB-binding protein (CBP). Moreover, we have recently shown that another coactivator called CREB Regulated Transcription Coactivator 1 (CRTC1) functions as a calcium- and cAMP-sensitive coincidence detector in neurons, and is involved in hippocampal long-term synaptic plasticity. Given the importance of cAMP and calcium signaling for plasticity-related gene expression in neurons and in astrocytes, we sought to determine the respective involvement of the CREB coactivators CBP and CRTC1 in CREB-mediated transcription.We developed various strategies to selectively interfere with these CREB coactivators in mouse primary neurons and in astrocytes in vitro. However, despite several pieces of evidence implicating CBP and/or CRTC1 in the regulation of neuronal plasticity genes, we could not clearly determine the respective requirement of these coactivators for the activation of these genes. Nevertheless, we showed that calcineurin activity, which is important for CRTC1 nuclear translocation, is necessary for the expression of some CREB-regulated plasticity genes. We associated this phenomena to physiopathological conditions observed in Down's syndrome. In addition, we demonstrated that in astrocytes, noradrenaline stimulates CREB-target gene expression through β-adrenergic receptor activation, intracellular cAMP pathway activation, and CRTC-induced CREB transactivation.Defining the respective role of CREB and its coactivators CBP and CRTC1 in neuronal and astrocytic cultures in vitro sets the stage for future in vivo studies and for the possible development of new therapeutic strategies to improve the treatment of memoiy and cognitive disorders.1.2 RésuméUne meilleure connaissance des mécanismes moléculaires et cellulaires responsables de la formation de la mémoire pourrait grandement améliorer le traitement des troubles de la mémoire ainsi que des déficits cognitifs observés dans différentes formes de pathologies psychiatriques telles que le retard mental. Les différentes formes de mémoire dépendent de processus moléculaires différents.La mémoire à court terme (STM) semble prendre forme suite à des modifications covalentes de molécules synaptiques préexistantes, telles que la phosphorylation ou la déphosphorylation d'enzymes, de récepteurs ou de canaux ioniques. En revanche, la mémoire à long terme (LTM) semble être due à la génération de nouvelles synapses et à la restructuration des synapses existantes. De nombreuses études ont permis de démontrer que les changements dans l'expression des gènes et la synthèse de protéine de novo sont des processus clés pour la formation de la LTM. Dans ce contexte, le facteur de transcription CREB (cAMP-response element-binding protein) s'est avéré être un élément crucial. L'activation de CREB nécessite la phosphorylation d'un résidu sérine (Ser-133), et le recrutement d'un coactivateur nommé CBP (CREB binding protein). En outre, nous avons récemment démontré qu'un autre coactivateur de CREB nommé CRTC1 (CREB Regulated Transcription Coactivator 1) agit comme un détecteur de coïncidence de l'AMP cyclique (AMPc) et du calcium dans les neurones et qu'il est impliqué dans la formation de la plasticité synaptique à long terme dans l'hippocampe. Etant donné l'importance des voies de l'AMPc et du calcium dans l'expression des gènes impliqués dans la plasticité cérébrale, nous voulions déterminer le rôle respectif des coactivateurs de CREB, CBP et CRTC1.Nous avons développé diverses stratégies pour interférer de façon sélective avec les coactivateurs de CREB dans les neurones et dans les astrocytes chez la souris in vitro. Nos résultats indiquent que CBP et CRTC1 sont tous deux impliqués dans la transcription dépendante de CREB induite par l'AMPc et le calcium dans les neurones. Cependant, malgré plusieurs évidences impliquant CBP et/ou CRTC1 dans l'expression de gènes de plasticité neuronale, nous n'avons pas pu déterminer clairement leur nécessité respective pour l'activation de ces gènes. Toutefois, nous avons montré que l'activité de la calcineurine, dont dépend la translocation nucléaire de CRTC1, est nécessaire à l'expression de certains de ces gènes. Nous avons pu associer ce phénomène à une condition physiopathologique observée dans le syndrome de Down. Nous avons également montré que dans les astrocytes, la noradrénaline stimule l'expression de gènes cibles de CREB par une activation des récepteurs β- adrénergiques, l'activation de la voie de l'AMPc et la transactivation de CREB par les CRTCs.Définir le rôle respectif de CREB et de ses coactivateurs CBP et CRTC1 dans les neurones et dans les astrocytes in vitro permettra d'acquérir les connaissances nécessaires à de futures études in vivo et, à plus long terme d'éventuellement développer des stratégies thérapeutiques pour améliorer les traitements des troubles cognitifs.

A la recherche de symptômes de désorientation dépendant d'un déficit d'intégration multisensorielle chez l'animal : un éclairage sur les mécanismes fondamentaux de la schizophrénie

Abstract Fundamental research in psychiatric neurosciences assumes that psychiatric disorders are associated with neurobiological factors. Identification of these factors would provide therapeutic targets as well as a better understanding of the relationship between- brain and behaviour in pathological processes. We conducted experiments in an animal model of schizophrenia. Several behavioural tasks were used to evaluate spatial and working memory in these animals. The model is based on glutathione deficit during cerebral development. Indeed, a 50% decrease of glutathione has been reported in prefrontal cortex of patients with schizophrenia. Glutathione is a major antioxidant in the brain and its deficit could lead to abnormal brain connectivity. The glutathione deficit was induced in rats by perinatal (PS-P16) subcutaneous injections with Lbuthionine-(S,R)-sullfoximine (BSO), an inhibitor of glutathione synthesis. This treatment leads to a transitory 50% glutathione levels during brain development. In parallel, we conducted behavioural testing in rats with a medial prefrontal cortex lesion. This allowed us to compare early damage induced by BSO treatment with a focal lesion in adults of a brain area known to present anomalies in schizophrenia. Finally, we conducted a series of experiments in senescent rats to evaluate if cognitive deficits could be related to neurobiological changes. Our results show that an early glutathione deficit provokes cognitive deficits in adulthood. These spatial and working memory deficits resemble the cognitive deficits observed in schizophrenia. The comparison with prefrontal rats revealed that the early brain glutathione deficit provoked more severe cognitive deficits than the prefrontal lesion in adult rats. Moreover, in both cases, we observed a dissociation in memory deficits depending on the type of locomotion that was used in behavioural experiments. Indeed, BSO treated rats as well as prefrontal rats showed place learning or working memory deficits in tasks conducted on dry surfaces where they had to walk. In contrast, they showed no deficit when the same cognitive functions were tested in the water maze. This dissociation might be sustained by a difference in requirement of sensory integration between walking and swimming tasks. Résumé La recherche fondamentale en neurosciences psychiatriques repose sur le présupposé selon lequel les symptômes manifestés dans les troubles psychiatriques auraient des concomitants neurobiologiques. Ceux-ci, une fois identifiés, offriraient des cibles pour une démarche thérapeutique ainsi que des modèles permettant de mieux comprendre les soubassements biologiques du comportement et des activités mentales. Nos expériences s'articulent autour de la question de la modélisation de la schizophrénie chez l'animal. Nous avons recherché chez ces animaux des troubles cognitifs et sensoriels associés à la schizophrénie. En effet, chez l'homme comme chez l'animal, la mémoire spatiale et la mémoire de travail dépendent fortement de la capacité d'intégration et d'organisation des informations sensorielles. Les premières expériences ont été menées suite à une perturbation périnatale du développement cérébral. Celle-ci visait à reproduire une diminution du taux de glutathion dans le cerveau, des recherches précédentes ayant observé une diminution de 50% du taux de glutathion dans le cortex préfrontal de patients schizophrènes. Le glutathion étant un antioxydant majeur dans le cerveau, son déficit pourrait conduire à des perturbations de la circuiterie cérébrale. Nous avons reproduit ce déficit chez le rat, par injection de Lbuthionine-(S,R)-sullfoximine (BSO), un inhibiteur de la synthèse du glutathion... Ce traitement a été administré pendant la période périnatale (du jour postnatal 5 au jour 16) provoquant une diminution de 50% du taux de glutathion. Nous avons ensuite évalué lës répercussions de cette atteinte précoce sur le comportement des rats à l'âge adulte. Ce modèle s'inscrit donc dans l'hypothèse neurodéveloppementale qui associe la schizophrénie à une atteinte du développement cérébral normal. Nous avons ensuite conduit des expériences similaires chez des rats ayant subi une lésion du cortex préfrontal pour comparer les répercussions du traitement périnatal avec une lésion, à l'âge adulte, d'une aire cérébrale connue pour présenter des anomalies chez les patients. Finalement, nous avons évalué si les processus sensoriels et cognitifs précédemment étudiés pouvaient également être affectés lors du vieillissement normal en recherchant des corrélats biologiques des déficits de mémoire liés à l'âge avancé. Nos résultats montrent que ce déficit précoce en glutathion peut avoir des répercussions surale comportement à l'âge adulte. On a relevé une similarité avec les déficits cognitifs associés.à la schizophrénie, incluant des déficits de mémoire de travail ainsi que des déficits de mémoire spatiale. Ces déficits étaient fortement liés au type de locomotion utilisée et n'ont été observés que dans les tâches où les animaux devaient rejoindre un but en marchant mais pas dans lés tests dans lesquels ils devaient localiser une cible en nageant. Les déficits induits par la lésion préfrontale chez l'adulte étaient beaucoup plus légers que ceux découlant de l'atteinte périnatale mais présentaient une dissociation analogue en fonction du type de locomotion. De plus, des tests similaires menés au cours du vieillissement confirment que la mémoire de travail peut être affectée sélectivement par le vieillissement dans une tâche où les animaux doivent marcher, tout en restant intacte dans le bassin de Morris. Les déficits cognitifs liés au vieillissement étaient significativement corrélés à des différences de niveaux des protéines post-synaptiques PSD95 (postsynaptic density 95). L'ensemble des résultats montre que les tests qui sont fréquemment utilisés pour évaluer la mémoire chez l'animal pourraient faire appel à des processus différents. Cette différence pourrait notamment tenir au niveau d'intégration sensorielle requis pour résoudre la tâche, qui est particulièrement sollicitée au cours d'une locomotion intermittente.

Conditional Involvement of CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC1 in the Degradation of Phytochrome A.

All higher plants possess multiple phytochrome photoreceptors, with phytochrome A (phyA) being light labile and other members of the family being relatively light stable (phyB-phyE in Arabidopsis [Arabidopsis thaliana]). phyA also differs from other members of the family because it enables plants to deetiolate in far-red light-rich environments typical of dense vegetational cover. Later in development, phyA counteracts the shade avoidance syndrome. Light-induced degradation of phyA favors the establishment of a robust shade avoidance syndrome and was proposed to be important for phyA-mediated deetiolation in far-red light. phyA is ubiquitylated and targeted for proteasome-mediated degradation in response to light. Cullin1 and the ubiquitin E3 ligase CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC1 (COP1) have been implicated in this process. Here, we systematically analyze the requirement of cullins in this process and show that only CULLIN1 plays an important role in light-induced phyA degradation. In addition, the role of COP1 in this process is conditional and depends on the presence of metabolizable sugar in the growth medium. COP1 acts with SUPPRESSOR OF PHYTOCHROME A (SPA) proteins. Unexpectedly, the light-induced decline of phyA levels is reduced in spa mutants irrespective of the growth medium, suggesting a COP1-independent role for SPA proteins.

Brownian dynamics simulation of DNA condensation.

DNA condensation observed in vitro with the addition of polyvalent counterions is due to intermolecular attractive forces. We introduce a quantitative model of these forces in a Brownian dynamics simulation in addition to a standard mean-field Poisson-Boltzmann repulsion. The comparison of a theoretical value of the effective diameter calculated from the second virial coefficient in cylindrical geometry with some experimental results allows a quantitative evaluation of the one-parameter attractive potential. We show afterward that with a sufficient concentration of divalent salt (typically approximately 20 mM MgCl(2)), supercoiled DNA adopts a collapsed form where opposing segments of interwound regions present zones of lateral contact. However, under the same conditions the same plasmid without torsional stress does not collapse. The condensed molecules present coexisting open and collapsed plectonemic regions. Furthermore, simulations show that circular DNA in 50% methanol solutions with 20 mM MgCl(2) aggregates without the requirement of torsional energy. This confirms known experimental results. Finally, a simulated DNA molecule confined in a box of variable size also presents some local collapsed zones in 20 mM MgCl(2) above a critical concentration of the DNA. Conformational entropy reduction obtained either by supercoiling or by confinement seems thus to play a crucial role in all forms of condensation of DNA.