Insights into the molecular machinery of piecemeal microautophagy of the nucleus in "Saccharomyces cerevisiae"

Résumé : La microautophagie du noyau est un processus découvert chez la levure S. cerevisiae qui vise la dégradation de portions nucléaires dans la lumière vacuolaire. Ce processus appelé PMN (de l'anglais Piecemeal Microautophagy of the Nucleus) est induit dans des conditions de stress cellulaire comme la privation de nutriments, mais également par l'utilisation d'une drogue : la rapamycine. La PMN est due à l'interaction directe d'une protéine de la membrane externe de l'enveloppe nucléaire Nvj1p, et d'une protéine de la membrane vacuolaire Vac8p. L'interaction de ces deux protéines forme la jonction noyau-vacuole. Cette jonction guide la formation d'une invagination, qui englobe et étire vers la lumière vacuolaire une partie du noyau sous la forme d'un sac. Il s'en suit la libération d'une vésicule dégradée par les hydrolases. Les mécanismes moléculaires intervenant à différentes étapes de ce processus sont inconnus. Le but de ma thèse est de mettre en évidence de nouveaux acteurs qui interviennent dans la PMN. Dans la première partie de cette étude, nous présentons une procédure de sélection à la recherche de candidats jouant un rôle dans la PMN. Cette sélection a été effectuée dans la collection de mutants commercialisée chez Euroscarf. La procédure reposait sur l'observation que le nucléole (représenté par Nop1p) est le substrat préférentiel de la PMN dans des expériences de microscopie faites après induction de la PMN avec la rapamycine. Nous avons ainsi transformé la collection de mutants avec un plasmide portant le marqueur du nucléole Noplp. Par la suite, nous avons cherché par microscopie les mutants incapables de transférer Nop1p du noyau à la vacuole. Nous avons trouvé 318 gènes présentant un défaut de transfert de Nop1p par PMN. Ces gènes ont été classés par grandes familles fonctionnelles et aussi par leur degré de défaut de PMN. Egalement dans cette partie de l'étude, nous avons décrit des mutants impliqués dans le processus, à des étapes différentes. Dans la seconde partie de l'étude, nous avons regardé l'implication et le rôle de la V-ATPase, (une pompe à protons de la membrane vacuolaire}, sélectionnée parmi les candidats, dans le processus de PMN. Les inhibiteurs de ce complexe, comme la concanamycineA, bloquent l'activité PMN et semblent affecter le processus à deux étapes différentes. D'un autre côté, les jonctions «noyau-vacuole »forment une barrière de diffusion au niveau de la membrane vacuolaire, de laquelle Vphlp, une protéine de la V-ATPase, est exclue.

The role of the vacuolar H+ - ATPase in membrane fusion

RésuméLa H+-ATPase vacuolaire (V-ATPase) est un complexe enzymatique composé de deux secteurs multimériques (VQ et Vi) dont l'association dans la cellule est réversible. Le secteur intramembranaire de la V-ATPase (V0) interagit physiquement avec des protéines SNARE et stimule la fusion homotypique des vacuoles de la levure (lysosomes), la sécrétion de neurotransmetteurs et d'insuline, la fusion entre phagosome et lysosome ainsi que la sécrétion des corps multivésiculaires par un mécanisme inconnu. Dans cette étude j'ai identifié des résidues d'acides amines situés dans des sous-unités de V0 impliqués dans le mécanisme de fusion des vacuoles mais non essentiels pour l'acidification vacuolaire par la V-ATPase. j'ai utilisé un protocole de mutagenèse aléatoire pour produire des libraries de mutants des sous unités de V0. Ces libraries ont été analysées in vivo afin d'identifier des alleles qui permettent la translocation des protons mais produisent une vacuole fragmentée, phénotype indiquant un défaut dans la fusion membranaire. Les vacuoles des mutants ont été isolées et caractéisées en utilisant une grande variété d'outils biochimiques pour déterminer précisément l'impact des différentes mutations sur l'accomplissement d'événements clés du processus de fusion.J'ai identifié des mutations associées à des défauts spécifiques de la fusion dans plusieurs sous-unités de V0. Dans les protéolipides c, c' et c" ces mutations se concentrent dans la partie cytosolique des domaines transmembranaires. Elles renforcent les associations entre les secteurs de la V-ATPase et entre V0 et les SNAREs. Dans la fusion vacuolaire ces mutations permettent la formation de complexes SNAREs en trans mais inhibent l'induction de la fusion. Par contre, la deletion de la sous- unité d influence les étapes de la fusion qui précèdent la formation des complexes trans-SNAREs. Mes résultats démontrent que V0 joue des rôles différents dans plusieurs étapes de la fusion et que ces fonctions sont liées au système des SNAREs. Ils différencient génétiquement les activités de V0 dans la translocation des protons et dans la fusion et identifient de nombreux résidus importants pour la fusion vacuolaire. De plus, compte tenu de la grande conservation de sequence des protéolipides chez les eukaryotes les mutations identifiées dans cette l'étude apportent de nouvelles informations pour analyser la fonction de V0 dans des organismes multicellulaires pour lesquels la function catalytique de la V-ATPase est essentielle à la survie.Résumé pour le large publicLe transport de protéines et de membranes est important pour maintenir la fonction des organelles dans la cellule. Il s'excerce au niveau des vesicules. La fusion membranaire est un processus élémentaire de ce transport. Pour fusionner deux membranes, il faut la coordination de deux activités: le rapprochement et la déstabiiization des deux membranes. La collaboration d'un ensemble de proteins conservés chez les eukaryotes, est nécessaire pour catalyser ces activités. Les proteins SNAREs sont les protagonistes principaux dans la fusion membranaire. Néanmoins, d'autres protéines, comme des Rab-GTPases et des chaperonnes, sont nécessaires pour permettre ce phénomène de fusion. Toutes ces protéines sont temporairement associées avec les SNAREs et leur fonction dans la fusion membranaire est souvent directement liée à leur activité dans cette association. Le secteur transmembranaire V0 de la V-ATPase rnteragit avec des SNAREs et est essentiel pour la fusion dans une variété de systèmes modèles comme la mouche, la souris et la levure. Le secteur V0 est composé de six protéines différentes. Avec te secteur Va, qui réside dans le cytosol, il forme la V-ATPase dont la fonction principale est l'acidification des organelles par translocation des protons à travers la membrane par un mécanisme ressemblant à celui d'une pompe. V0joue un role dans la fusion membranaire, indépendamment de son activité catalytique liée au pompage des protons, et ce rôle est encore largement méconnu à ce jour. Le but de ma thèse était de mieux comprendre l'implication de V0 dans ce contexte.Pour étudier des activités liées à la V-ATPase, la levure est un excellent modèle d'étude car elle survie à une inactivation de l'enzyme alors que le meme traitement serait léthal pour des organismes multicellulaires. Dans ma thèse j'ai utilisé la fusion homotypique de la vacuole de levure comme système modèle pour étudier le rôle de V0 dans la fusion. J'ai muté des gènes qui encodent des sous- unités de V0 et les ai introduit dans des souches privées des gènes respectifs. Dans les librairies de souches portant différentes versions de ces gènes j'ai cherché des clones exprimant une V-ATPase intacte et fonctionnelle mais qui possèdent une vacuole fragmentée. Le plus souvent, une vacuole fragmentée indique un défaut dans la fusion vacuolaire. Dans les trois types de protéolipides qui composent un cylindre dans le secteur V0, j'ai trouvé des clones avec une vacuole fragmentée. Après avoir isolé les mutations responsable de ce type de morphologie vacuolaire, j'ai isolé les vacuoles de ces clones pour étudier leur activités dans différentes étapes de la fusion vacuolaire. Les résultats de ces analyses mettent en évidence une implication de V0 dans plusieurs étapes de la fusion vacuolaire. Certaines mutations sélectionnées dans mon étude inhibent une étape précoce de la fusion qui inclue la dissociation des complexes SNARE, tandis que d'autres mutations inhibent une étape tardive du processus de fusion qui inclue la transmission d'une force disruptive dans la membrane.AbstractThe membrane-integral V0 sector of the vacuolar H+-ATPase (V-ATPase) interacts with SNARE proteins. V0 stimulates fusion between yeast vacuoles (lysosomes) (Peters et al., 2001b), secretion of neurotransmitters and insulin (Hiesinger et al., 2005a, Sun-Wada et al., 2006a), phagosome-lysosome fusion (Peri and Nusslein-Volhard, 2008) and secretion of multivesicular bodies (Liegeois et al., 2006b) by a yet unknown mechanism. In my thesis, I identified sites in V0 subunits that are involved in yeast vacuole fusion but dispensable for the proton pumping by the V-ATPase. I randomly mutagenized V0 subunits and screened in vivo for mutant alleles that support proton pumping but cause fragmented vacuoles, a phenotype indicative of a fusion defect. Mutant vacuoles were isolated and analyzed in a cell-free system, allowing assay of key events in fusion, such as trans-SNARE pairing, lipid transition and fusion pore opening (Reese et al., 2005b).Mutants with selective fusion defects were found in several V0 subunits. In the proteolipids c, c' and c", critical mutations are concentated in the cytosolic half of the transmembrane domains. These mutations rendered the V-ATPase holoenzyme more stable and modulated V0-SNARE associations. In vacuole fusion critical proteolipid mutations permitted trans-SNARE pairing but impeded the induction of lipid flow between the membranes. Deletion of subunit d, by contrast, influenced early stages of fusion that precede trans-SNARE pairing. My results show that V0 acts in several steps of the fusion process and that its function is intimately connected to the SNARE system. They genetically separate the proton pump and fusion activities of V0 and identify numerous critical residues. Given the high sequence conservation of proteolipids in eukaryotic life, the identified mutations may be helpful in analyzing the fusion function of V0 also in mammalian cells, where V- ATPase pump function is essential for survival.

Utility of a biopsy in suspicious pigmented iris tumors.

BACKGROUND: In the presence of pigmented iris lesions evocative of malignant melanoma and implying oncological treatment, a foregoing biopsy to exclude a benign lesion may seem a reasonable approach. After examining patient files, the utility of such a diagnostic approach was explored. MATERIAL AND METHODS: Retrospective, consecutive histopathologic case series of 10 pigmented iris tumor specimens excised since 1993. Histopathologic diagnosis was compared with final diagnosis and outcome in the patient's medical chart. RESULTS: Five biopsies had only nevus cells, whereas ulterior clinical data or histopathologic examinations were compatible with the diagnosis of malignant melanoma. One biopsy contained insufficient sample tissue. Four biopsies confirmed clinical suspicion of iris melanoma. CONCLUSION: In the current case series, 6 out of 10 biopsies provided a falsely reassuring negative or an inconclusive result. Modern management techniques such as ultrasound biomicroscopy and proton therapy of the whole anterior segment have equally diminished indications for a biopsy. In cases clinically evocative of iris melanoma, a biopsy has only a relative value.

In vivo measurement of glycine with short echo-time 1H MRS in human brain at 7 T.

OBJECT: To determine whether glycine can be measured at 7 T in human brain with (1)H magnetic resonance spectroscopy (MRS). MATERIALS AND METHODS: The glycine singlet is overlapped by the larger signal of myo-inositol. Density matrix simulations were performed to determine the TE at which the myo-inositol signal was reduced the most, following a single spin-echo excitation. (1)H MRS was performed on an actively shielded 7 T scanner, in five healthy volunteers. RESULTS: At the TE of 30 ms, the myo-inositol signal intensity was substantially reduced. Quantification using LCModel yielded a glycine-to-creatine ratio of 0.14 +/- 0.01, with a Cramer-Rao lower bound (CRLB) of 7 +/- 1%. Furthermore, quantification of metabolites other than glycine was possible as well, with a CRLB mostly below 10%. CONCLUSION: It is possible to detect glycine at 7 T in human brain, at the short TE of 30 ms with a single spin-echo excitation scheme.

Role of the V-ATPase in regulation of the vacuolar fission-fusion equilibrium.

Like numerous other eukaryotic organelles, the vacuole of the yeast Saccharomyces cerevisiae undergoes coordinated cycles of membrane fission and fusion in the course of the cell cycle and in adaptation to environmental conditions. Organelle fission and fusion processes must be balanced to ensure organelle integrity. Coordination of vacuole fission and fusion depends on the interactions of vacuolar SNARE proteins and the dynamin-like GTPase Vps1p. Here, we identify a novel factor that impinges on the fusion-fission equilibrium: the vacuolar H(+)-ATPase (V-ATPase) performs two distinct roles in vacuole fission and fusion. Fusion requires the physical presence of the membrane sector of the vacuolar H(+)-ATPase sector, but not its pump activity. Vacuole fission, in contrast, depends on proton translocation by the V-ATPase. Eliminating proton pumping by the V-ATPase either pharmacologically or by conditional or constitutive V-ATPase mutations blocked salt-induced vacuole fragmentation in vivo. In living cells, fission defects are epistatic to fusion defects. Therefore, mutants lacking the V-ATPase display large single vacuoles instead of multiple smaller vacuoles, the phenotype that is generally seen in mutants having defects only in vacuolar fusion. Its dual involvement in vacuole fission and fusion suggests the V-ATPase as a potential regulator of vacuolar morphology and membrane dynamics.

Scleritis after proton therapy in uveal melanoma [Skleritis nach Protonentherapie bei Aderhautmelanom]

BACKGROUND: Sclera is a very radioresistant tissue and scleritis after proton therapy has not been described so far. HISTORY AND SIGNS: Four female patients, aged between 31 and 74 years, were treated with proton therapy for uveal melanoma (height range: 2.2 - 3.5 mm), located in the macula, the superior equator and 2 in the ciliary body. All patients had a history of a previous or active inflammatory disease and developed scleritis after radiotherapy. THERAPY AND OUTCOME: Two patients had infectious scleritis and were treated with adequate antibiotic therapy. After systemic corticotherapy, 3 patients recovered completely; the remaining patient was managed with additional immunosuppressive treatment as well as a conjunctival and scleral graft, but has not become pain free yet. CONCLUSION: Scleritis is a possible complication after proton therapy, probably on an ischemic basis, where there is a predisposing factor such as inflammatory systemic disease.

Acid inhibition on the first day of dosing : comparison of four proton pump inhibitors

RESUME Introduction: Les inhibiteurs de la pompe à protons sont actuellement considérés comme les médicaments de choix pour le traitement des affections peptiques comme l'ulcère gastroduodénal et l'oesophagite de reflux. La rapidité, ainsi que le degré d'inhibition de la sécrétion gastrique acide sont importants pour le contrôle optimal des symptômes ainsi que pour le traitement de ces affections. But : Le but principal de cette étude a été de comparer, chez les sujets asymptomatiques non infectés par H. pylori, par pH-métrie intragastrique de 24 heures, la rapidité et la durée de l'action antisécrétoire de doses uniques de rabéprazole 20 mg, d'oméprazole capsule 20 mg, d'oméprazole en comprimé MUPS (« Multiple Unit Pellet System ») 20 mg, de pantoprazole 40 mg et de lansoprazole 30 mg, respectivement. Matériel et méthodes : Cette étude, effectuée en double aveugle et randomisée, a été conduite de manière croisée chez 18 sujets H. pylori-négatifs. Une pH-métrie de 24 heures a été effectuée le jour de l'administration du médicament (dose unique de rabéprazole 20 mg, de lansoprazole 30mg, de pantoprazole 40 mg, d'oméprazole capsule 20 mg, d'oméprazole MUPS comprimé 20mg, ou de placebo). Résultats : Le pH intragastrique médian (3.4 vs. 2.9, 2.2, 1.9 et 1.8, respectivement; p≤ 0.03) et le temps avec un pH supérieur à 4 pendant les 24 heures suivant la prise du médicament (8.0 heures vs. 7.4, 4.9, 2.9, et 3.0, respectivement; p≤ 0.003) ont été statistiquement plus élevés avec le rabéprazole qu'avec le lansoprazole, le pantoprazole, l'oméprazole capsule, l'oméprazole comprimé MUPS, ou le placebo. Les valeurs du pH pendant les périodes diurnes et nocturnes étaient plus hautes avec le rabeprazole et le lansoprazole qu'avec le pantoprazole, l'oméprazole capsule, et l'oméprazole comprimé MUPS (p≤0.04). Conclusion : Le rabéprazole s'est montré le plus efficace de tous les inhibiteurs de pompe à protons étudiés durant le premier jour de l'administration du médicament. SUMMARY Background: Rapid and consistent acid suppression on the first day of dosing may be important in treating acid-related disorders. Aim: To compare the antisecretory activity and onset of action of single doses of rabeprazole, lansoprazole, pantoprazole, omeprazole capsule, omeprazole multiple unit pellet system (MUPS) tablet and placebo in healthy Helicobacter pylori-negative subjects. Methods: This cross-over, double-blind, randomized study was performed in 18 H. pylori-negative subjects. Twenty-four-hour intragastric pH monitoring was performed on the day of treatment (once-daily dose of rabeprazole 20 mg, lansoprazole 30 mg, pantoprazole 40 mg, omeprazole capsule 20 mg, omeprazole MUPS tablet 20 mg or placebo). Results: The intragastric pH (3.4) and time at pH > 4 during the 24 h post-dose (8.0 h) were significantly greater with rabeprazole than with lansoprazole, pantoprazole, omeprazole capsule, omeprazole MUPS tablet or placebo (P ≤ 0.04 for rabeprazole vs. the others). Daytime and night-time pH values were higher with rabeprazole and lansoprazole than with pantoprazole, omeprazole capsule and omeprazole MUPS tablet (P ≤ 0.04). Conclusion: Rabeprazole was the most potent acid inhibitor of all the proton pump inhibitors tested during the first day of dosing.

Proton NMR of (15)N-choline metabolites enhanced by dynamic nuclear polarization.

Chemical shifts of protons can report on metabolic transformations such as the conversion of choline to phosphocholine. To follow such processes in vivo, magnetization can be enhanced by dynamic nuclear polarization (DNP). We have hyperpolarized in this manner nitrogen-15 spins in (15)N-labeled choline up to 3.3% by irradiating the 94 GHz electron spin resonance of admixed TEMPO nitroxide radicals in a magnetic field of 3.35 T during ca. 3 h at 1.2 K. The sample was subsequently transferred to a high-resolution magnet, and the enhanced polarization was converted from (15)N to methyl- and methylene protons, using the small (2,3)J((1)H,(15)N) couplings in choline. The room-temperature lifetime of nitrogen polarization in choline, T(1)((15)N) approximately 200 s, could be considerably increased by partial deuteration of the molecule. This procedure enables studies of choline metabolites in vitro and in vivo using DNP-enhanced proton NMR.

A combined computational and functional approach identifies new residues involved in pH-dependent gating of ASIC1a.

Acid-sensing ion channels (ASICs) are key receptors for extracellular protons. These neuronal nonvoltage-gated Na(+) channels are involved in learning, the expression of fear, neurodegeneration after ischemia, and pain sensation. We have applied a systematic approach to identify potential pH sensors in ASIC1a and to elucidate the mechanisms by which pH variations govern ASIC gating. We first calculated the pK(a) value of all extracellular His, Glu, and Asp residues using a Poisson-Boltzmann continuum approach, based on the ASIC three-dimensional structure, to identify candidate pH-sensing residues. The role of these residues was then assessed by site-directed mutagenesis and chemical modification, combined with functional analysis. The localization of putative pH-sensing residues suggests that pH changes control ASIC gating by protonation/deprotonation of many residues per subunit in different channel domains. Analysis of the function of residues in the palm domain close to the central vertical axis of the channel allowed for prediction of conformational changes of this region during gating. Our study provides a basis for the intrinsic ASIC pH dependence and describes an approach that can also be applied to the investigation of the mechanisms of the pH dependence of other proteins.

Apport de la pH-impédancemétrie au diagnostic du reflux gastro- oesophagien et de la dysphagie [Advantages of pH-impedance monitoring in gastroesophageal reflux and dysphagia investigations]

Les manifestations ORL du reflux gastro-œsophagien sont fréquentes. La pH-impédancemétrie permet d’évaluer des reflux acides ou non acides et de déterminer leur extension proximale. A la lumière de deux patients de notre collectif, nous observons une corrélation entre reflux non acide et symptômes ORL dans le premier cas et une suppression acide insuffisante dans le deuxième cas. Ces résultats nous orientent vers un traitement spécifique complémentaire aux inhibiteurs de la pompe à protons. La pH-impédancemétrie détecte les reflux aussi bien acides que non acides, et analyse la concordance entre les symptômes et les épisodes de reflux. Elle permet ainsi une meilleure compréhension des manifestations ORL du reflux gastro-œsophagien et une prise en charge thérapeutique mieux adaptée. ENT symptoms of gastro-esophageal reflux are frequent. pH-impedance can detect acid and non-acid reflux and measure their proximal extension. The technique identifies the refluxate by changes in impedance. We discuss 2 clinical situations where correlation of symptoms could be explained by a non-acid reflux in the first case, and a lack of acid suppression in the second case, respectively. These results lead to a specific additional treatment to proton pump inhibitors (PPI). This technology provides a better understanding of the pathogenesis of reflux laryngitis, and affords the prescription of PPI on a proven diagnosis. Detection of non-acid reflux leads to an optimized medical treatment.

Selective resonance suppression 1H-[13C] NMR spectroscopy with asymmetric adiabatic RF pulses.

Despite obvious improvements in spectral resolution at high magnetic field, the detection of 13C labeling by 1H-[13C] NMR spectroscopy remains hampered by spectral overlap, such as in the spectral region of 1H resonances bound to C3 of glutamate (Glu) and glutamine (Gln), and C6 of N-acetylaspartate (NAA). The aim of this study was to develop, implement, and apply a novel 1H-[13C] NMR spectroscopic editing scheme, dubbed "selective Resonance suppression by Adiabatic Carbon Editing and Decoupling single-voxel STimulated Echo Acquisition Mode" (RACED-STEAM). The sequence is based on the application of two asymmetric narrow-transition-band adiabatic RF inversion pulses at the resonance frequency of the 13C coupled to the protons that need to be suppressed during the mixing time (TM) period, alternating the inversion band downfield and upfield from the 13C resonance on odd and even scans, respectively, thus suppressing the detection of 1H resonances bound to 13C within the transition band of the inversion pulse. The results demonstrate the efficient suppression of 1H resonances bound to C3 of Glu and Gln, and C4 of Glu, which allows the 1H resonances bound to C6 of NAA and C4 of Gln to be revealed. The measured time course of the resolved labeling into NAA C6 with the new scheme was consistent with the slow turnover of NAA.

MOLECULAR MECHANISMS OF A ROOT SYSTEM TO SOIL ADAPTATION

Contrairement aux animaux, les plantes sont des organismes sessiles qui ne possèdent pas de mécanismes de fuite quand les conditions environnementales ne sont plus optimales. Les plantes sont physiquement ancrées à l'endroit où elles ont germées et aux conditions environnementales qui parfois peuvent être extrêmes. Les possibilités d'acclimatation de différentes espèces, parfois même de groupes de plantes au sein d'une même espèce, peuvent varier mais repose sur une adaptation génétique de la plante. L'adaptation est un long processus qui repose sur l'apparition spontanée de mutations génétiques, leur mise à l'épreuve face aux conditions environnementales, et dans le cas où la mutation a un impact positif sur la survie dans cet habitat particulier, elle sera maintenue dans une population donnée de plantes. De telles populations, appelées écotypes, sont le matériel de départ pour la découverte de gènes qui induisent un bénéfice pour la plante dans un environnement donné. La plante la plus étudiée en biologie moléculaire est Arabidopsis thaliana, l'arabette des prés. Dans une étude précédente, les racines d'écotypes naturels d'Arabidopsis ont été comparées et un écotype, Uk-1, avait le système racinaire le plus particulier. Cet écotype possède des racines beaucoup plus courtes et plus ramifiées que tous les autres écotypes. Des analyses plus poussées ont montré qu'une seule mutation dans un gène était la cause de ce phénotype, le gène BREVIS RADIX (BRX), mot latin signifiant 'racine courte'. Bien que l'on connaisse le gène BRX, on connaît finalement peu de choses sur son importance adaptative. Dans cette étude, nous avons montré que la mutation dans le gène BRX rend la plante plus résistante aux sols acides. Dans l'optique de mieux comprendre cette valeur adaptative du mutant brx, nous avons analysé dans quels tissus le gène BRX jouait un rôle important. Nous avons pu mettre en évidence que BRX est important pour le développement du protophloème. Le protophloème est un élément du système vasculaire de la plante. En général, les plantes supérieures possèdent deux systèmes de transport à longue distance. L'un d'eux, appelé xylème, transporte l'eau et les nutriments absorbés du sol par les racines vers les feuilles. Les feuilles sont le siège du processus de photosynthèse au cours duquel sont produits des sucres qui devront être distribués partout dans les autres parties de la plante. Le tissu cellulaire chargé de livrer les produits de la photosynthèse, ainsi que les régulateurs de croissance, est le phloème. Ce dernier regroupe le métaphloème et le protophloème. Le protophloème est essentiel pour la livraison des sucres synthétisés ainsi que des signaux de croissance aux pointes des racines, centres organogéniques responsables de la production de nouvelles cellules durant la phase de croissance de la racine. La structure du protophloème peut être décrite comme des tubes continus, vides et résistants, faits de cellules spécialisées qui permettent un transport efficace et rapide. Nous avons montré que dans les mutants brx ces canaux de transports sont discontinus car certaines cellules n'ont pas terminé leur cycle de différenciation. Ces cellules obstruent le conduit ce qui fait que les sucres et les signaux de croissance, comme l'auxine, ne peuvent plus être transportés aux méristèmes. En conséquence, la prolifération de l'activité des méristèmes est compromise, ce qui explique les racines courtes. Au lieu d'être délivré aux méristèmes, l'auxine se concentre en amont des méristèmes où cela provoque l'apparition de nouvelles racines branchées et, très probablement, l'activation des pompes à protons. Sur des sols acides, la concentration en ion H+ est très élevée. Ces ions entrent dans les cellules de la racine par diffusion et perturbent notablement la croissance des racines et de la plante en général. Si les cellules de la racine possédaient des pompes à protons hyperactives, elles seraient capable d'évacuer le surplus d'ions H+ en dehors de la cellule, ce qui leur assurerait de meilleures chances de survie sur sols acides. De fait, le mutant brx est capable d'acidifier le milieu de culture dans lequel il est cultivé plus efficacement que la plante sauvage. Ce mutant est également capable de donner plus de progéniture sur ce type de milieu de croissance que les plantes sauvages. Finalement, nous avons trouvé d'autres mutants brx en milieu naturel poussant sur sols acides, ce qui suggère fortement que la mutation du gène BRX est une des causes de l'adaptation aux sols acides. -- Plants as sessile organisms have developed different mechanisms to cope with the complex environmental conditions in which they live. Adaptation is the process through which traits evolve by natural selection to functionally improve in a given environmental context. An adaptation to the environment is characterized by the genetic changes in the entire populations that have been fixed by natural selection over many generations. BREVIS RADIX (BRX) gene was found through natural Arabidopsis accessions screen and was characterized as a root growth regulator since loss-of-function mutants exhibit arrested post-embryonic primary root growth in addition to a more branched root system. Although brx loss-of-function causes a complete alteration in root architecture, BRX activity is only required in the root vasculature, in particular in protophloem cell file. Protophloem is a part of the phloem transport network and is responsible for delivery of photo-assimilates and growth regulators, coming from the shoot through mature phloem component - metaphloem, to the all plant primary meristems. In order to perform its function, protophloem is the first cell file to differentiate within the root meristem. During this process, protophloem cells undergo a partial programmed cell death, during which they build a thicker cell wall, degrade nucleus and tonoplast while plasma membrane stays functional. Interestingly, protophloem cells enter elongation process only after differentiation into sieve elements is completed. Here we show that brx mutants fail to differentiate protophloem cell file properly, a phenotype that can be distinguished by a presence of a "gap" cells, non-differentiated cells between two flanking differentiated cells. Discontinuity of protophloem differentiation in brx mutants is considered to be a consequence of local hyperactivity of CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION 45 (CLE45) - BARELY ANY MERISTEM 3 (BAM3) signaling module. Interestingly, a CLE45 activity, most probably at the level of receptor binding, can be modulated by apoplastic pH. Altogether, our results imply that the activity of proton pumps, expressed in non-differentiated cells of protophloem, must be maintained under certain threshold, otherwise CLE45-BAM3 signaling pathway will be stimulated and in turn protophloem will not differentiate. Based on vacuolar morphology, a premature cell wall acidification in brx mutants stochastically prevents the protophloem differentiation. Only after protophloem differentiates, proton pumps can be activated in order to acidify apoplast and to support enucleated protophloem multifold elongation driven by surrounding cells growth. Finally, the protophloem differentiation failure would result in an auxin "traffic jam" in the upper parts of the root, created from the phloem-transported auxin that cannot be efficiently delivered to the meristem. Physiologically, auxin "leakage" from the plant vasculature network could have various consequences, since auxin is involved in the regulation of almost every aspect of plant growth and development. Thus, given that auxin stimulates lateral roots initiation and growth, this scenario explains more branched brx root system. Nevertheless, auxin is considered to activate plasma membrane proton pumps. Along with this, it has been shown that brx mutants acidify media much more than the wild type plants do, a trait that was proposed as an adaptive feature of naturally occurring brx null alleles in Arabidopsis populations found on acidic soils. Additionally, in our study we found that most of accessions originally collected from acidic sampling sites exhibit hypersensitivity to CLE45 treatment. This implies that adaptation of plants to acidic soil involves a positive selection pressure against upstream negative regulators of CLE45-BAM3 signaling, such as BRX. Perspective analysis of these accessions would provide more profound understanding of molecular mechanisms underlying plant adaptation to acidic soils. All these results are suggesting that targeting of the factors that affect protophloem differentiation is a good strategy of natural selection to change the root architecture and to develop an adaptation to a certain environment. -- Les plantes comme organismes sessiles ont développé différents mécanismes pour s'adapter aux conditions environnementales complexes dans lesquelles elles vivent. L'adaptation est le processus par lequel des traits vont évoluer via la sélection naturelle vers une amélioration fonctionnelle dans un contexte environnemental donné. Une adaptation à l'environnement est caractérisée par des changements génétiques dans des populations entières qui ont été fixés par la sélection naturelle sur plusieurs générations. Le gène BREVIS RADIX (BRX) a été identifié dans le crible d'une collection d'accessions naturelles d'Arabidopsis et a été caractérisé comme un régulateur de la croissance racinaire étant donné que le mutant perte-de-fonction montre une croissance racinaire primaire arrêtée au stade post-embryonnaire et présente de plus un système racinaire plus ramifié que la plante sauvage. Bien que le mutant perte-de-fonction brx cause une altération complète de l'architecture racinaire, l'activité de BRX n'est requise que dans la vascularisation racinaire, en particulier au niveau du protophloème. Le protophloème est un composant du réseau de transport du phloème et est responsable du transit des dérivés de la photosynthèse ainsi que des régulateurs de croissances, venant de la partie aérienne par le phloème mature (métaphloème) vers tous les méristèmes primaires de la plante. Pour pouvoir réaliser sa fonction, le protophloème est la première file de cellules à se différencier à l'intérieur du méristème de la racine. Pendant ce processus, les cellules du protophloème subissent une mort cellulaire programmée partielle durant laquelle elles épaississent leur paroi cellulaire, dégradent le noyau et le tonoplaste tandis que la membrane plasmique demeure fonctionnelle. De manière intéressante, les cellules du protophloème entament le processus d'allongement seulement après que la différenciation en tubes criblés soit complète. Ce travail montre que le mutant brx est incapable de mener à bien la différenciation de la file de cellules du protophloème, phénotype qui peut être visualisé par la présence de cellules 'trous', de cellules non différenciées entourées de deux cellules différenciées. La discontinuité de la différenciation du phloème dans le mutant brx est considérée comme la conséquence de l'hyperactivité localisée du module de signalisation CLA VA TA3/EMBRYO SURROUNDING REGION 45 (CLE45) - BARELY ANY MERISTEM 3 (BAM3). De manière intéressante, l'activité de CLE45, très probablement au niveau de la liaison avec le récepteur, peut être modulé par le pH apoplastique. Pris ensemble, nos résultats impliquent que l'activité des pompes à protons, actives dans les cellules non différenciées du protophloème, doit être maintenue en dessous d'un certain seuil autrement la cascade de signalisation CLE45-BAM3 serait stimulée, en conséquence de quoi le protophloème ne pourrait se différencier. D'après la morphologie vacuolaire, une acidification prématurée de la paroi cellulaire dans le mutant brx empêche la différenciation du protophloème de manière stochastique. Une fois que le protophloème se différencie, les pompes à protons peuvent alors être activées afin d'acidifier l'apoplaste et ainsi faciliter l'allongement des cellules énuclées du protophloème, entraînées par la croissance des cellules environnantes. Finalement, la différenciation défectueuse du protophloème produit une accumulation d'auxine dans la partie supérieure de la racine car le phloème ne peut plus acheminer efficacement l'auxine au méristème. Physiologiquement, la 'fuite' d'auxine à partir du réseau vasculaire de la plante peut avoir des conséquences variées puisque l'auxine est impliquée dans la régulation de la majorité des aspects de la croissance et développement de la plante. Etant donné que l'auxine stimule l'initiation et développement des racines latérales, ce scénario pourrait expliquer le système racinaire plus ramifié du mutant brx. En plus, l'auxine est considérée comme un activateur des pompes à protons. Par ailleurs, nous avons montré que les mutants brx ont la capacité d'acidifier le milieu plus efficacement que les plantes sauvages, une caractéristique des populations sauvages <¥Arabidopsis poussant sur des sols acides et contenant les allèles délétés brx. De plus, dans nos résultats nous avons mis en évidence que la plupart des accessions collectées originellement sur des sites acidophiles montre une hypersensibilité au traitement par CLE45. Ceci implique que l'adaptation des plantes aux sols acides repose sur la pression de sélection positive à rencontre des régulateurs négatifs de CLE45- BAM3, situés en amont de la cascade, tel le produit du gène BRX. Les analyses de ces accessions pourraient aboutir à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires responsables de l'adaptation des plantes aux sols acides. Tous nos résultats suggèrent que le ciblage des facteurs affectant la différenciation du protophloème serait une stratégie gagnante dans la sélection naturelle pour changer l'architecture de la racine et ainsi s'adapter efficacement à un nouvel environnement.

Sensitivity of single-voxel 1H-MRS in investigating the metabolism of the activated human visual cortex at 7 T.

Proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) has been used in a number of studies to noninvasively assess the temporal changes of lactate in the activated human brain. However, the results have not been consistent. The aim of the present study was to test the sensitivity of 1H-MRS during functional experiments at the highest magnetic field currently available for human studies (7 T). Stability and reproducibility of the measurements were evaluated from LCModel analysis of time series of spectra measured during a visual stimulation paradigm and by examination of the difference between spectra obtained at rest and during activation. The sensitivity threshold to detect concentration changes was 0.2 micromol/g for most of the quantified metabolites. The possible variations of metabolite concentrations during visual stimulation were within the same range (+/-0.2 micromol/g). In addition, the influence of a small line-narrowing effect due to the blood oxygenation level-dependent (BOLD) T2* changes on the estimated concentrations was simulated. Quantification of metabolites was, in general, not affected beyond 1% by line-width changes within 0.5 Hz.

NMR chemical shifts of the rhodopsin chromophore in the dark state and in bathorhodopsin: a hybrid QM/MM molecular dynamics study.

We investigate nuclear magnetic resonance (NMR) parameters of the rhodopsin chromophore in the dark state of the protein and in the early photointermediate bathorhodopsin via first-principles molecular dynamics simulations and NMR chemical shift calculations in a hybrid quantum/classical (QM/MM) framework. NMR parameters are particularly sensitive to structural properties and to the chemical environment, which allows us to address different questions about the retinal chromophore in situ. Our calculations show that both the 13C and the 1H NMR chemical shifts are rather insensitive to the protonation state of Glu181, an ionizable amino acid side chain located in the vicinity of the isomerizing 11-cis bond. Thus, other techniques should be better suited to establish its protonation state. The calculated chemical shifts for bathorhodopsin further support our previously published theoretical structure, which is in very good agreement with more recent X-ray data.

CERN-MEDICIS: une nouvelle infrastructure pour la production de radioisotopes a usage medical [CERN-MEDICIS (Medical Isotopes Collected from ISOLDE): a new facility].

CERN-MEDICIS (Medical Isotopes Collected from ISOLDE) est une plateforme de recherche destinée à la production de radioisotopes biomédicaux. Inauguré en 2014, il produira progressivement un nombre croissant de radioisotopes grâce au faisceau de protons ISOLDE déjà existant. Ce projet réunit des spécialistes du cancer, des chirurgiens, des experts en médecine nucléaire, en radiochimie et radiopharmacie et les scientifiques du CERN. Les radioisotopes ainsi produits seront destinés à la recherche fondamentale contre le cancer, à des études précliniques ainsi qu'au développement de protocoles d'imagerie et de thérapie destinés aux patients.Le CERN, les HUG, le CHUV, l'ISREC et l'EPFL qui soutiennent ce projet seront les premiers bénéficiaires de ces radioisotopes novateurs dont la distribution sera ensuite étendue à d'autres centres européens. CERN-MEDICIS is a facility dedicated to research and development in life science and medical applications. The research platform was inaugurated in October 2014 and will produce an increasing range of innovative isotopes using the proton beam of ISOLDE for fundamental studies in cancer research, for new imaging and therapy protocols in cell and animal models and for preclinical trials, possibly extended to specific early phase clinical studies (phase 0) up to phase I trials. CERN, the University Hospital of Geneva (HUG), the University Hospital of Lausanne (CHUV), the Swiss Institute for Experimental Cancer (ISREC) at Swiss Federal Institutes of Technology (EPFL) that currently support the project will benefit of the initial production that will then be extended to other centers.