Role of an LRR receptor-like kinase in the establishment of a functional root endodermal barrier

The endodermis is a highly conserved cell layer present in the root of all vascular plants, except Lycophytes. This tissue layer establishes a protective diffusion barrier surrounding the vasculature and is expected to prevent passive, uncontrolled flow of nutrients through the root. This barrier property is achieved by the production of Casparian strips (CS), a localized cell wall impregnation of lignin in the anticlinal walls of each endodermal cell, forming a belt-like structure sealing the extracellular space. The CS act as a selective barrier between the external cell layers and the vascular cylinder and are thought to be important in many aspects of root function. For instance, selective nutrient uptake and sequestration from the soil, resistance to different abiotic and biotic stresses are expected to involve functional CS. Although discovered 150 years ago, nothing was known about the genes involved in CS establishment until recently. The use of the model plant Arabidopsis thaliana together with both reverse and forward genetic approaches led to the discovery of an increasing number of genes involved in different steps of CS formation during the last few years. One of these genes encodes SCHENGEN3 (SGN3), a leucine-rich repeat receptor-like kinase (LRR-RLK). SGN3 was discovered first by reverse genetic due to its endodermis-enriched expression, and the corresponding mutant displays strong endodermal permeability of the apoplastic tracer Propidium Iodide (PI) indicative of defective CS. One aim of this thesis is to study the role of SGN3 at the molecular level in order to understand its involvement in establishing an impermeable CS. The endodermal permeability of sgn3 is shown to be the result of incorrect localization of key proteins involved in CS establishment (the "Casparian strip domain proteins", CASPs), leading to non-functional CS interrupted by discontinuities. CASPs localize in the plasma membrane domain subjacent to the CS, named the Casparian Strip membrane Domain (CSD). The CSD discontinuities in sgn3 together with SGN3 localization in close proximity to the CASPs lead to the assumption that SGN3 is involved in the formation of a continuous CSD. In addition, SGN3 might have a second role, acting as a kinase reporting CSD integrity leading to lignin and suberin production in CSD/CS defective plants. Up to now, sgn3 is the strongest and most specific CS mutant available, displaying tracer penetration along the whole length of the seedling root. For this reason, this mutant is well suited in order to characterize the physiological behaviour of CS affected plants. Due to the lack of such mutants in the past, it was not possible to test the presumed functions of CS by using plants lacking this structure. We decided to use sgn3 for this purpose. Surprisingly, sgn3 overall growth is only slightly affected. Nevertheless, processes expected to rely on functional CS, such as water transport through the root, nutrient homeostasis, salt tolerance and resistance to an excess of some nutrients are altered in this mutant. On the other hand, homeostasis for most elements and drought tolerance are not affected in sgn3. It is surprising to observe that homeostatic defects are specific, with a decrease in potassium and an increase in magnesium levels. It indicates a backup system, set up by the plant in order to counteract free diffusion of nutrients into the stele. For instance, potassium shortage in sgn3 upregulates the transcription of potassium influx transport proteins and genes known to be induced by potassium starvation. Moreover, sgn3 mutant is hypersensitive to low potassium conditions. Hopefully, these results about SGN3 will help our understanding of CS establishment at the molecular level. In addition, physiological experiments using sgn3 should give us a framework for future experiments and help us to understand the different roles of CS and their involvement during nutrient radial transport through the root. -- L'endoderme est un tissu présent dans les racines de toutes les plantes vasculaires à l'exception des Lycophytes. Ce tissu établit une barrière protectrice entourant les tissus vasculaires dans le but d'éviter la diffusion passive et incontrôlée des nutriments au travers de la racine. Cette propriété de barrière provient de la production des cadres de Caspary, une imprégnation localisée de lignine des parties anticlinales de la paroi de chaque cellule d'endoderme. Cela donne naissance à un anneau/cadre qui rend étanche l'espace extracellulaire. Les cadres de Caspary agissent comme une barrière sélective entre les couches externes de la racine et le cylindre central et sont supposés être importants dans beaucoup d'aspects du fonctionnement de la racine. Par exemple, l'absorption sélective de nutriments et leur séquestration à partir du sol ainsi que la résistance contre différents stress abiotiques et biotiques sont supposés impliquer des cadres de Caspary fonctionnels. Bien que découverts il y a 150 ans, rien n'était connu concernant les gènes impliqués dans Ja formation des cadres de Caspary jusqu'à récemment. Durant ces dernière années, l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thaliana ainsi que des approches de génétique inverse et classique ont permis la découverte d'un nombre croissant de gènes impliqués à différentes étapes de la formation de cette structure. Un des ces gènes code pour SCHENGEN3 (SGN3), un récepteur kinase "leucine-rich repeat receptor-like kinase" (LRR-RLK). SGN3 a été découvert en premier par génétique inverse grâce à son expression enrichie dans l'endoderme. Les cadres de Caspary ne sont pas fonctionnels dans le mutant correspondant, ce qui est visible à cause de la perméabilité de l'endoderme au traceur apoplastique Propidium Iodide (PI). Un des objectifs de cette thèse est d'étudier la fonction de SGN3 au niveau moléculaire dans le but de comprendre son rôle dans la formation des cadres de Caspary. J'ai pu démontrer que la perméabilité de l'endoderme du mutant sgn3 est le résultat de la localisation incorrecte de protéines impliquées dans la formation des cadres de Caspary, les "Casparian strip domain proteins" (CASPs). Cela induit des cadres de Caspary non fonctionnels, contenant de nombreuses interruptions. Les CASPs sont localisés à la membrane plasmique dans un domaine sous-jacent les cadres de Caspary appelé Casparian Strip membrane Domain (CSD). Les interruptions du CSD dans le mutant sgn3, ainsi que la localisation de SGN3 à proximité des CASPs nous font penser à un rôle de SGN3 dans l'élaboration d'un CSD ininterrompu. De plus, SGN3 pourrait avoir un second rôle, agissant en tant que kinase reportant l'intégrité du CSD et induisant la production de lignine et de subérine dans des plantes contenant des cadres de Caspary non fonctionnels. Jusqu'à ce jour, sgn3 est le mutant en notre possession le plus fort et le plus spécifique, ayant un endoderme perméable tout le long de la racine. Pour cette raison, ce mutant est adéquat dans le but de caractériser la physiologie de plantes ayant des cadres de Caspary affectés. De manière surprenante, la croissance de sgn3 est seulement peu affectée. Néanmoins, des processus censés nécessiter des cadres de Caspary fonctionnels, comme le transport de l'eau au travers de la racine, l'homéostasie des nutriments, la tolérance au sel et la résistance à l'excès de certains nutriments sont altérés dans ce mutant. Malgré tout, l'homéostasie de la plupart des nutriments ainsi que la résistance au stress hydrique ne sont pas affectés dans sgn3. De manière surprenante, les altérations de l'ionome de sgn3 sont spécifiques, avec une diminution de potassium et un excès de magnésium. Cela implique un système de compensation établi par la plante dans le but d'éviter la diffusion passive des nutriments en direction du cylindre central. Par exemple, le manque de potassium dans sgn3 augmente la transcription de transporteurs permettant l'absorption de cet élément. De plus, des gènes connus pour être induits en cas de carence en potassium sont surexprimés dans sgn3 et la croissance de ce mutant est sévèrement affectée dans un substrat pauvre en potassium. Ces résultats concernant SGN3 vont, espérons-le, aider à la compréhension du processus de formation des cadres de Caspary au niveau moléculaire. De plus, les expériences de physiologie utilisant sgn3 présentées dans cette thèse devraient nous donner une base pour des expériences futures et nous permettre de comprendre mieux le rôle des cadres de Caspary, et plus particulièrement leur implication dans le transport radial des nutriments au travers de la racine. -- Les plantes terrestres sont des organismes puisant l'eau et les nutriments dont elles ont besoin pour leur croissance dans le sol grâce à leurs racines. De par leur immobilité, elles doivent s'adapter à des sols contenant des quantités variables de nutriments et il leur est crucial de sélectionner ce dont elles ont besoin afin de ne pas s'intoxiquer. Cette sélection est faite grâce à un filtre formé d'un tissu racinaire interne appelé endoderme. L'endoderme fabrique une barrière imperméable entourant chaque cellule appelée "cadre de Caspary". Ces cadres de Caspary empêchent le libre passage des nutriments, permettant un contrôle précis de leur passage. De plus, ils sont censés permettre de résister contre différents stress environnementaux comme la sécheresse, la salinité du sol ou l'excès de nutriments. Bien que découverts il y a 150 ans, rien n'était connu concernant les gènes impliqués dans la formation des cadres de Caspary jusqu'à récemment. Durant ces dernière années, l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thaliana a permis la découverte d'un nombre croissant de gènes impliqués à différentes étapes de la formation de cette structure. Un de ces gènes code pour SCHENGEN3 (SGN3), un récepteur kinase "leucine-rich repeat receptor-like kinase" (LRR- RLK). Nous montrons dans cette étude que le gène SGN3 est impliqué dans la formation des cadres de Caspary, et que le mutant correspondant sgn3 a des cadres de Caspary interrompus. Ces interruptions rendent l'endoderme perméable, l'empêchant de bloquer le passage des molécules depuis le sol vers le centre de la racine. En utilisant ce mutant, nous avons pu caractériser la physiologie de plantes ayant des cadres de Caspary affectés. Cela a permis de découvrir que le transport de l'eau au travers de la racine était affecté dans le mutant sgn3. De plus, l'accumulation de certains éléments dans les feuilles de ce mutant est altérée. Nous avons également pu montrer une sensibilité de ce mutant à un excès de sel ou de certains nutriments comme le fer et le manganèse.

Childhood sexual and physical abuse : age at exposure modulates impact on functional outcome in early psychosis patients

Introduction : La littérature suggère un lien entre l'exposition à des expériences traumatiques durant l'enfance et des déficits dans le niveau de fonctionnement chez des patients souffrant de psychose. Par contre, l'impact de l'âge au moment de l'exposition à ces expériences n'a pas été investigué chez des patients dans leur phase précoce de la psychose. Méthodes : Deux cents vingt-cinq patients âgés entre 18 et 35 ans ont été évalués au moment de leur entrée dans un programme thérapeutique spécialisé pour la psychose débutante (TIPP), et après 2, 6, 12, 18, 24, 30 et 36 mois de traitement. Les patients exposés à des abus sexuel et/ou physiques (SPA) ont été classifiés selon l'âge au moment de la première exposition (Early-SPA : avant 11 ans d'âge; Late-SPA : entre 12 et 15 ans d'âge) et ils ont été comparés à des patients qui n'ont jamais été exposés à une telle expérience (Non-SPA). Le niveau de fonctionnement dans la phase premorbide a été mesuré avec la Premorbid Adjustment Scale (PAS) et avec les échelles Global Assessment of Functioning (GAF) et Social and Occupational Functionning Assessment Scale (SOFAS) durant le suivi thérapeutique. Résultats : 24.8 % des patients ont été exposés à SPA. Les patients dans le groupe Late-SPA étaient plus souvent des femmes (p=0.010). Les comparaisons avec les patients dans le groupe Non-SPA ont révélé que : (1) Les patients dans le groupe Early et Late-SPA ont montré un moins bon niveau de fonctionnement social premorbide durant l'adolescence précoce, et (2) alors que les patients dans le groupe Early-SPA ont présenté un moins bon niveau de fonctionnement durant tout le suivi selon les scores de GAF (p=0.025) et SOFAS (p=0.048), les patients dans le groupe Late-SPA n'ont pas montré telles différences avec le groupe non exposé. Conclusion : Nos résultats suggèrent un lien entre l'exposition à SPA et une altération ultérieure de niveau de fonctionnement social, avant l'apparition de la maladie. Les patients dans leur phase précoce de la psychose exposés à SPA avant l'âge de 12 ans ont des altérations fonctionnelles durables, alors que les patients exposés à SPA plus tardivement semblent s'améliorer à ce niveau et montrent une meilleure capacité de récupération.

Multiplicative interaction of functional inflammasome genetic variants in determining the risk of gout.

INTRODUCTION: The acute gout flare results from a localised self-limiting innate immune response to monosodium urate (MSU) crystals deposited in joints in hyperuricaemic individuals. Activation of the caspase recruitment domain-containing protein 8 (CARD8) NOD-like receptor pyrin-containing 3 (NLRP3) inflammasome by MSU crystals and production of mature interleukin-1β (IL-1β) is central to acute gouty arthritis. However very little is known about genetic control of the innate immune response involved in acute gouty arthritis. Therefore our aim was to test functional single nucleotide polymorphism (SNP) variants in the toll-like receptor (TLR)-inflammasome-IL-1β axis for association with gout. METHODS: 1,494 gout cases of European and 863 gout cases of New Zealand (NZ) Polynesian (Māori and Pacific Island) ancestry were included. Gout was diagnosed by the 1977 ARA gout classification criteria. There were 1,030 Polynesian controls and 10,942 European controls including from the publicly-available Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) and Framingham Heart (FHS) studies. The ten SNPs were either genotyped by Sequenom MassArray or by Affymetrix SNP array or imputed in the ARIC and FHS datasets. Allelic association was done by logistic regression adjusting by age and sex with European and Polynesian data combined by meta-analysis. Sample sets were pooled for multiplicative interaction analysis, which was also adjusted by sample set. RESULTS: Eleven SNPs were tested in the TLR2, CD14, IL1B, CARD8, NLRP3, MYD88, P2RX7, DAPK1 and TNXIP genes. Nominally significant (P < 0.05) associations with gout were detected at CARD8 rs2043211 (OR = 1.12, P = 0.007), IL1B rs1143623 (OR = 1.10, P = 0.020) and CD14 rs2569190 (OR = 1.08; P = 0.036). There was significant multiplicative interaction between CARD8 and IL1B (P = 0.005), with the IL1B risk genotype amplifying the risk effect of CARD8. CONCLUSION: There is evidence for association of gout with functional variants in CARD8, IL1B and CD14. The gout-associated allele of IL1B increases expression of IL-1β - the multiplicative interaction with CARD8 would be consistent with a synergy of greater inflammasome activity (resulting from reduced CARD8) combined with higher levels of pre-IL-1β expression leading to increased production of mature IL-1β in gout.

Measuring individuals' response quality in self-administered psychological tests : an introduction to Gendre's functional method

The functional method is a new test theory using a new scoring method that assumes complexity in test structure, and thus takes into account every correlation between factors and items. The main specificity of the functional method is to model test scores by multiple regression instead of estimating them by using simplistic sums of points. In order to proceed, the functional method requires the creation of hyperspherical measurement space, in which item responses are expressed by their correlation with orthogonal factors. This method has three main qualities. First, measures are expressed in the absolute metric of correlations; therefore, items, scales and persons are expressed in the same measurement space using the same single metric. Second, factors are systematically orthogonal and without errors, which is optimal in order to predict other outcomes. Such predictions can be performed to estimate how one would answer to other tests, or even to model one's response strategy if it was perfectly coherent. Third, the functional method provides measures of individuals' response validity (i.e., control indices). Herein, we propose a standard procedure in order to identify whether test results are interpretable and to exclude invalid results caused by various response biases based on control indices.

Functional studies of a germ-line polymorphism at codon 47 within the p53 gene.

A rare germ-line polymorphism in codon 47 of the p53 gene replaces the wild-type proline (CCG) with a serine (TCG). Restriction analysis of 101 human samples revealed the frequency of the rare allele to be 0% (n = 69) in Caucasians and 4.7% (3/64, n = 32) among African-Americans. To investigate the consequence of this amino acid substitution, a cDNA construct (p53 mut47ser) containing the mutation was introduced into a lung adenocarcinoma cell line (Calu-6) that does not express p53. A growth suppression similar to that obtained after introduction of a wild-type p53 cDNA construct was observed, in contrast to the result obtained by introduction of p53 mut143ala. Furthermore, expression of neither p53 mut47ser nor wild-type p53 was tolerated by growing cells. In transient expression assays, both mut47ser and wild-type p53 activated the expression of a reporter gene linked to a p53 binding sequence (PG13-CAT) and inhibited the expression of the luciferase gene under the control of the Rous sarcoma virus promoter (RSVluc). In the same assay, mut143ala did not activate the expression of PG13-CAT and produced only a slight inhibitory effect on RSVluc. These findings indicate that the p53 variant with a serine at codon 47 should be considered as a rare germ-line polymorphism that does not alter the growth-suppression activity of p53.

Structural and functional properties of two human FXYD3 (Mat-8) isoforms.

Six of 7 FXYD proteins have been shown to be tissue-specific modulators of Na,K-ATPase. In this study, we have identified two splice variants of human FXYD3, or Mat-8, in CaCo-2 cells. Short human FXYD3 has 72% sequence identity with mouse FXYD3, whereas long human FXYD3 is identical to short human FXYD3 but has a 26-amino acid insertion after the transmembrane domain. Short and long human FXYD3 RNAs and proteins are differentially expressed during differentiation of CaCo-2 cells. Long human FXYD3 is mainly expressed in nondifferentiated cells and short human FXYD3 in differentiated cells and both FXYD3 variants can be co-immunoprecipitated with a Na,K-ATPase antibody. In contrast to mouse FXYD3, which has two transmembrane domains for lack of cleavage of the signal peptide, human FXYD3 has a cleavable signal peptide and adopts a type I topology. After co-expression in Xenopus oocytes, both human FXYD3 variants associate stably only with Na,K-ATPase isozymes but not with H,K-ATPase or Ca-ATPase. Similar to mouse FXYD3, short human FXYD3 decreases the apparent K(+) and Na(+) affinity of Na,K-ATPase over a large range of membrane potentials. On the other hand, long human FXYD3 decreases the apparent K(+) affinity only at slightly negative and positive membrane potentials and increases the apparent Na(+) affinity of Na,K-ATPase. Finally, both short and long human FXYD3 induce a hyperpolarization activated current, similar to that induced by mouse FXYD3. Thus, we have characterized two human FXYD3 isoforms that are differentially expressed in differentiated and non-differentiated cells and show different functional properties.

MicroRNAs and the functional β cell mass: For better or worse.

Insulin secretion from pancreatic β cells plays a central role in the control of blood glucose levels. The amount of insulin released by β cells is precisely adjusted to match organism requirements. A number of conditions that arise during life, including pregnancy and obesity, can result in a decreased sensitivity of insulin target tissues and a consequent rise in insulin needs. To preserve glucose homoeostasis, the augmented insulin demand requires a compensatory expansion of the pancreatic β cell mass and an increase in its secretory activity. This compensatory process is accompanied by modifications in β cell gene expression, although the molecular mechanisms underlying the phenomenon are still poorly understood. Emerging evidence indicates that at least part of these compensatory events may be orchestrated by changes in the level of a novel class of gene regulators, the microRNAs. Indeed, several of these small, non-coding RNAs have either positive or negative impacts on β cell proliferation and survival. The studies reviewed here suggest that the balance between the actions of these two groups of microRNAs, which have opposing functional effects, can determine whether β cells expand sufficiently to maintain blood glucose levels in the normal range or fail to meet insulin demand and thus lead, as a consequence, towards diabetes manifestation. A better understanding of the mechanisms governing changes in the microRNA profile will open the way for the development of new strategies to prevent and/or treat both type 2 and gestational diabetes.

Extracellular Subunit Interactions Control Transitions between Functional States of Acid-sensing Ion Channel 1a.

Acid-sensing ion channels (ASICs) are neuronal, voltage-independent Na(+) channels that are transiently activated by extracellular acidification. They are involved in pain sensation, the expression of fear, and in neurodegeneration after ischemic stroke. Our study investigates the role of extracellular subunit interactions in ASIC1a function. We identified two regions involved in critical intersubunit interactions. First, formation of an engineered disulfide bond between the palm and thumb domains leads to partial channel closure. Second, linking Glu-235 of a finger loop to either one of two different residues of the knuckle of a neighboring subunit opens the channel at physiological pH or disrupts its activity. This suggests that one finger-knuckle disulfide bond (E235C/K393C) sets the channel in an open state, whereas the other (E235C/Y389C) switches the channel to a non-conducting state. Voltage-clamp fluorometry experiments indicate that both the finger loop and the knuckle move away from the β-ball residue Trp-233 during acidification and subsequent desensitization. Together, these observations reveal that ASIC1a opening is accompanied by a distance increase between adjacent thumb and palm domains as well as a movement of Glu-235 relative to the knuckle helix. Our study identifies subunit interactions in the extracellular loop and shows that dynamic changes of these interactions are critical for normal ASIC function.

Pre-existing astrocytes form functional perisynaptic processes on neurons generated in the adult hippocampus.

The adult dentate gyrus produces new neurons that morphologically and functionally integrate into the hippocampal network. In the adult brain, most excitatory synapses are ensheathed by astrocytic perisynaptic processes that regulate synaptic structure and function. However, these processes are formed during embryonic or early postnatal development and it is unknown whether astrocytes can also ensheathe synapses of neurons born during adulthood and, if so, whether they play a role in their synaptic transmission. Here, we used a combination of serial-section immuno-electron microscopy, confocal microscopy, and electrophysiology to examine the formation of perisynaptic processes on adult-born neurons. We found that the afferent and efferent synapses of newborn neurons are ensheathed by astrocytic processes, irrespective of the age of the neurons or the size of their synapses. The quantification of gliogenesis and the distribution of astrocytic processes on synapses formed by adult-born neurons suggest that the majority of these processes are recruited from pre-existing astrocytes. Furthermore, the inhibition of astrocytic glutamate re-uptake significantly reduced postsynaptic currents and increased paired-pulse facilitation in adult-born neurons, suggesting that perisynaptic processes modulate synaptic transmission on these cells. Finally, some processes were found intercalated between newly formed dendritic spines and potential presynaptic partners, suggesting that they may also play a structural role in the connectivity of new spines. Together, these results indicate that pre-existing astrocytes remodel their processes to ensheathe synapses of adult-born neurons and participate to the functional and structural integration of these cells into the hippocampal network.

Die Konstruktion einer medizinischen Disziplin und ihre Herausforderungen: die Orthopädie in der Schweiz im 19. und 20. Jahrhundert [The construction of a medical discipline and its challenges: Orthopedics in Switzerland during the 19th and 20th centuries].

(ENGLISH VERSION BELOW) Dieser Beitrag fügt sich in eine post-doktorale Forschung über die Geschichte der Orthopädie ein, die unter dem Mandat des Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) geleitet wird und teilerweise auf die Archiv der Schweizerischen Gesellschaft für Orthopädie (aktuelle Swiss Orthopaedics) beruht. Die Autorin untersucht die Herausforderungen, welche die Geschichte der Orthopädie in der Schweiz prägten und berücksichtigt dabei die Anpassungsstrategien einer medizinischen und technischen Disziplin in einer sich wandelnden Gesellschaft. Zusammenfassung der Beitrag und Informationen auf der Website der Zeitschrift: http://econtent.hogrefe.com/toc/tum/72/7 This article is inspired by a post-doctorale research about the history of orthopedics, mandated by the Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV), and partly supported by the Archiv of the Swiss Society of Orthopedics (nowadays Swiss Orthopaedics). By examining the implications that have shaped the history of orthopedics in Switzerland, the author seeks to shed light on the strategies that were implemented in adopting a medical and technical discipline within a transforming society. Summary of the article and information on the journal's website: http://econtent.hogrefe.com/toc/tum/72/7

Functional impact of genetic variation on gene expression

Numerous links between genetic variants and phenotypes are known and genome-wide association studies dramatically increased the number of genetic variants associated with traits during the last decade. However, how changes in the DNA perturb the molecular mechanisms and impact on the phenotype of an organism remains elusive. Studies suggest that many traitassociated variants are in the non-coding region of the genome and probably act through regulation of gene expression. During my thesis I investigated how genetic variants affect gene expression through gene regulatory mechanisms. The first chapter was a collaborative project with a pharmaceutical company, where we investigated genome-wide copy number variation (CNVs) among Cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis) used in pharmaceutical studies, and associated them to changes in gene expression. We found substantial copy number variation and identified CNVs linked to tissue-specific expression changes of proximal genes. The second and third chapters focus on genetic variation in humans and its effects on gene regulatory mechanisms and gene expression. The second chapter studies two human trios, where the allelic effects of genetic variation on genome-wide gene expression, protein-DNA binding and chromatin modifications were investigated. We found abundant allele specific activity across all measured molecular phenotypes and show extended coordinated behavior among them. In the third chapter, we investigated the impact of genetic variation on these phenotypes in 47 unrelated individuals. We found that chromatin phenotypes are organized into local variable modules, often linked to genetic variation and gene expression. Our results suggest that chromatin variation emerges as a result of perturbations of cis-regulatory elements by genetic variants, leading to gene expression changes. The work of this thesis provides novel insights into how genetic variation impacts gene expression by perturbing regulatory mechanisms. -- De nombreux liens entre variations génétiques et phénotypes sont connus. Les études d'association pangénomique ont considérablement permis d'augmenter le nombre de variations génétiques associées à des phénotypes au cours de la dernière décennie. Cependant, comprendre comment ces changements perturbent les mécanismes moléculaires et affectent le phénotype d'un organisme nous échappe encore. Des études suggèrent que de nombreuses variations, associées à des phénotypes, sont situées dans les régions non codantes du génome et sont susceptibles d'agir en modifiant la régulation d'expression des gènes. Au cours de ma thèse, j'ai étudié comment les variations génétiques affectent les niveaux d'expression des gènes en perturbant les mécanismes de régulation de leur expression. Le travail présenté dans le premier chapitre est un projet en collaboration avec une société pharmaceutique. Nous avons étudié les variations en nombre de copies (CNV) présentes chez le macaque crabier (Macaca fascicularis) qui est utilisé dans les études pharmaceutiques, et nous les avons associées avec des changements d'expression des gènes. Nous avons découvert qu'il existe une variabilité substantielle du nombre de copies et nous avons identifié des CNVs liées aux changements d'expression des gènes situés dans leur voisinage. Ces associations sont présentes ou absentes de manière spécifique dans certains tissus. Les deuxième et troisième chapitres se concentrent sur les variations génétiques dans les populations humaines et leurs effets sur les mécanismes de régulation des gènes et leur expression. Le premier se penche sur deux trios humains, père, mère, enfant, au sein duquel nous avons étudié les effets alléliques des variations génétiques sur l'expression des gènes, les liaisons protéine-ADN et les modifications de la chromatine. Nous avons découvert que l'activité spécifique des allèles est abondante abonde dans tous ces phénotypes moléculaires et nous avons démontré que ces derniers ont un comportement coordonné entre eux. Dans le second, nous avons examiné l'impact des variations génétiques de ces phénotypes moléculaires chez 47 individus, sans lien de parenté. Nous avons observé que les phénotypes de la chromatine sont organisés en modules locaux, qui sont liés aux variations génétiques et à l'expression des gènes. Nos résultats suggèrent que la variabilité de la chromatine est due à des variations génétiques qui perturbent des éléments cis-régulateurs, et peut conduire à des changements dans l'expression des gènes. Le travail présenté dans cette thèse fournit de nouvelles pistes pour comprendre l'impact des différentes variations génétiques sur l'expression des gènes à travers les mécanismes de régulation.

Maturation and Functional Integration of New Granule Cells into the Adult Hippocampus.

The adult hippocampus generates functional dentate granule cells (GCs) that release glutamate onto target cells in the hilus and cornus ammonis (CA)3 region, and receive glutamatergic and γ-aminobutyric acid (GABA)ergic inputs that tightly control their spiking activity. The slow and sequential development of their excitatory and inhibitory inputs makes them particularly relevant for information processing. Although they are still immature, new neurons are recruited by afferent activity and display increased excitability, enhanced activity-dependent plasticity of their input and output connections, and a high rate of synaptogenesis. Once fully mature, new GCs show all the hallmarks of neurons generated during development. In this review, we focus on how developing neurons remodel the adult dentate gyrus and discuss key aspects that illustrate the potential of neurogenesis as a mechanism for circuit plasticity and function.