Evidence for polygenic adaptation to pathogens in the human genome.

Most approaches aiming at finding genes involved in adaptive events have focused on the detection of outlier loci, which resulted in the discovery of individually "significant" genes with strong effects. However, a collection of small effect mutations could have a large effect on a given biological pathway that includes many genes, and such a polygenic mode of adaptation has not been systematically investigated in humans. We propose here to evidence polygenic selection by detecting signals of adaptation at the pathway or gene set level instead of analyzing single independent genes. Using a gene-set enrichment test to identify genome-wide signals of adaptation among human populations, we find that most pathways globally enriched for signals of positive selection are either directly or indirectly involved in immune response. We also find evidence for long-distance genotypic linkage disequilibrium, suggesting functional epistatic interactions between members of the same pathway. Our results show that past interactions with pathogens have elicited widespread and coordinated genomic responses, and suggest that adaptation to pathogens can be considered as a primary example of polygenic selection.

Le trouble de l'adaptation, un diagnostic anodin ? : une étude comparative avec le trouble dépressif majeur

Résumé Le trouble de l'adaptation est un diagnostic très fréquent, mais étonnamment peu étudié et controversé. Il est, selon les études, considéré comme une forme mineure d'un trouble psychiatrique spécifique, comme une fragilité psychologique révélée par un événement stressant pour le sujet ou encore comme une forme précoce annonçant un trouble psychiatrique majeur. Ces trois points de vue ramènent en fait tous à la question de fond concernant son étiologie. L'objectif de cette étude est de montrer si le trouble de l'adaptation est un diagnostic clairement différencié dont l'existence est justifiée. Afin de tenter de répondre à cette question, il nous est apparu intéressant de comparer cette catégorie diagnostique à une autre catégorie diagnostique psychiatrique importante, le trouble dépressif majeur. Dans cette étude rétrospective nous avons sélectionné tous les patients avec un diagnostic de trouble de l'adaptation ou un trouble dépressif majeur parmi les patients hospitalisés à l'hôpital psychiatrique de Malévoz en Valais en 1993 (580). Elle est basée sur des diagnostics cliniques. Nous avons comparé leurs données socio-démographiques (âge, sexe, nationalité, état civil, activité professionnelle), leurs antécédents psychiatriques (hospitalisations antérieures, suivi psychiatrique ambulatoire, antécédents de tentamen), leurs hospitalisations ultérieures dans les 5 ans, leur hospitalisation actuelle (durée, tentamens, comorbidité) et les traitements médicamenteux prescrits (leur nombre et leur classe). Notre étude met en évidence certaines distinctions entre le trouble de l'adaptation et le trouble dépressif majeur: les patients souffrant de trouble de l'adaptation diffèrent des troubles dépressifs majeurs par le fait qu'ils sont plus fréquemment des hommes, célibataires et plus jeunes que ceux souffrant de trouble dépressif majeur; leur durée d'hospitalisation est plus courte, leur évolution entre les hospitalisations est meilleure et ils reçoivent moins de psychotropes. Nous ne pouvons cependant pas conclure à une distinction claire de ces deux catégories diagnostiques, ni que le trouble de l'adaptation n'est pas simplement lié à une moindre gravité. Nos résultats confirment par contre que ce diagnostic n'est pas non plus un diagnostic anodin (nombre élevé d'antécédents psychiatriques, de tentamens, d'hospitalisations psychiatriques ultérieures, importance des comorbidités de même que la lourdeur des traitements psychotropes prescrits (notamment la fréquence des neuroleptiques). A notre avis, les trois hypothèses étiologiques (forme mineure, trouble précoce ou fragilité psychologique spécifique révélée par un événement stressant) qui ont été évoquées peuvent être considérées comme plausibles suivant le point de vue que l'on choisit. Le diagnostic de trouble de l'adaptation révèle une des limitations de l'approche du DSM-Ill-R qui se veut athéorique. Le fait que dans sa définition même, le DSM-111-R évoque "qu'il faut souvent se référer au seul jugement clinique" le montre bien, un tel diagnostic renvoie inévitablement à une référence psychopathologique. Nous pensons qu'il est illusoire de vouloir se passer d'une telle référence qui elle seule permet d'appréhender justement la portée symbolique d'un événement donné pour un individu. Summary In this retrospective study we selected all the patients with a diagnosis of adjustment disorder (77) or major depressive disorder (125) among the patients hospitalised in the psychiatric hospital of Malevoz in Valais during the year 1993 (580). It is based on clinical diagnosis. Their social and demographic characteristics (age, sex, nationality, marital status, professional activity), their past psychiatric history (earlier psychiatric hospitalisations, ambulatory treatment and attempted suicide), their hospitalisations during the next 5 years, their index hospitalisation (length, attempted suicide, comorbidity) and their drug treatment (number and class of prescribed drugs) were compared. This survey confirms certain differences be-tween adjustment disorder and major depression disorder: patients suffering from adjustment disorder were more often men, not married, younger than those suffering from major depression; their hospitalisations were shorter with a better evolution between hospitalisations and they received less medication. However, the study does not allow to clearly distinguish between the two diagnoses or to conclude that adjustment disorder is not only a minor form of a specific psychiatric disorder. Yet it confirms that adjustment disorder is not a light diagnosis (importance of the psychiatric past, high number of past attempted suicides, rehospitalisations, number of comorbid disorders and weight of the prescribed psychotropic treatments among which neuroleptics were frequent). The three aetiological hypotheses that have been proposed (minor form of a specific disorder, specific psychological vulnerability revealed by a stress factor or precursor manifestation of a major psychiatric disorder) can still be considered as plausible. The diagnosis of adjustment disorder points to methodological limitations of the atheoretical approach of the DSM-III-R. The fact that, in its DSM-III-R definition, it is stated that the diagnosis of adjustment disorder has often to be based only on clinical judgment shows very well that such a diagnosis inevitably refers to a psychopathological theory. Indeed, the authors consider an approach without such a reference as difficult, a reference which remains the only way to appreciate accurately the symbolic weight of a given event for an individual person.

Les groupes de parole de prévention de la récidive au sein des SPIP: une évolution centrée sur la gestion du risque, entre théorie et adaptation pratique

En France, les différentes réorientations pénales et les missions confiées au Service Pénitentiaire d'Insertion et de Probation (SPIP) placent l'évaluation des risques de récidive et leur prévention au centre de la pratique professionnelle des Conseillers Pénitentiaires d'Insertion et de Probation (CPIP). Les récentes évolutions législatives des missions des SPIP, les mutations identitaires et des pratiques qu'elles impliquent -en particulier les Groupes de Paroles de Prévention de la Récidive (GPPR)-, caractérisent une évolution centrée sur la gestion du risque. Partant de critiques dans la littérature sur la notion de gestion du risque de récidive dans les pratiques pénales et de ce qu'elle induit dans les modes d'appréhension des sujets et dans les interventions professionnelles, l'article met en relation les réorientations vers une gestion du risque telles qu'elles peuvent apparaître dans les textes, missions et référentiel du SPIP, avec une évaluation des pratiques professionnelles centrées sur les GPPR intégrés au sein des SPIP. Y a-t-il infiltration et remodelage des pratiques ? Si c'est bien le cas, on examine où se situe le niveau pertinent de cette influence et du réaménagement des pratiques.

Experimental endocarditis following dental extractions in rats with periodontitis.

This study analyzed the development of bacterial endocarditis following dental extraction in rats with periodontal disease. Periodontal disease was produced in rats by tying silk ligatures around the two maxillary first molars, and placing the animals on a high sucrose diet. Sterile aortic valve vegetations were produced by means of a transaortic catheter, and 24 hours later the maxillary first molars were extracted. The animals were killed 72 hours after the extractions. In rats with periodontal disease induced for 10 and 14 weeks, extractions resulted in an incidence of bacterial endocarditis of 24% and 50%, respectively, most of which were due to streptococcal species (two were caused by Staphylococcus [corrected] aureus). The difference, though not statistically significant (p = 0.10, chi 2 with Yates correction), shows a trend toward increased incidence of endocarditis with increasing severity of periodontal disease. This model demonstrates that one can reliably induce bacterial endocarditis after dental extractions in rats with periodontal disease.

Testing for local adaptation in brown trout using reciprocal transplants.

ABSTRACT: BACKGROUND: Local adaptation can drive the divergence of populations but identification of the traits under selection remains a major challenge in evolutionary biology. Reciprocal transplant experiments are ideal tests of local adaptation, yet rarely used for higher vertebrates because of the mobility and potential invasiveness of non-native organisms. Here, we reciprocally transplanted 2500 brown trout (Salmo trutta) embryos from five populations to investigate local adaptation in early life history traits. Embryos were bred in a full-factorial design and raised in natural riverbeds until emergence. Customized egg capsules were used to simulate the natural redd environment and allowed tracking the fate of every individual until retrieval. We predicted that 1) within sites, native populations would outperform non-natives, and 2) across sites, populations would show higher performance at 'home' compared to 'away' sites. RESULTS: There was no evidence for local adaptation but we found large differences in survival and hatching rates between sites, indicative of considerable variation in habitat quality. Survival was generally high across all populations (55% +/- 3%), but ranged from 4% to 89% between sites. Average hatching rate was 25% +/- 3% across populations ranging from 0% to 62% between sites. CONCLUSION: This study provides rare empirical data on variation in early life history traits in a population network of a salmonid, and large-scale breeding and transplantation experiments like ours provide powerful tests for local adaptation. Despite the recently reported genetic and morphological differences between the populations in our study area, local adaptation at the embryo level is small, non-existent, or confined to ecological conditions that our experiment could not capture.

An integrated genomic and expression analysis of 7q deletion in splenic marginal zone lymphoma.

Splenic marginal zone lymphoma (SMZL) is an indolent B-cell lymphoproliferative disorder characterised by 7q32 deletion, but the target genes of this deletion remain unknown. In order to elucidate the genetic target of this deletion, we performed an integrative analysis of the genetic, epigenetic, transcriptomic and miRNomic data. High resolution array comparative genomic hybridization of 56 cases of SMZL delineated a minimally deleted region (2.8 Mb) at 7q32, but showed no evidence of any cryptic homozygous deletion or recurrent breakpoint in this region. Integrated transcriptomic analysis confirmed significant under-expression of a number of genes in this region in cases of SMZL with deletion, several of which showed hypermethylation. In addition, a cluster of 8 miRNA in this region showed under-expression in cases with the deletion, and three (miR-182/96/183) were also significantly under-expressed (P<0.05) in SMZL relative to other lymphomas. Genomic sequencing of these miRNA and IRF5, a strong candidate gene, did not show any evidence of somatic mutation in SMZL. These observations provide valuable guidance for further characterisation of 7q deletion.

Adaptation and the genetics of social behaviour.

In recent years much progress has been made towards understanding the selective forces involved in the evolution of social behaviour including conflicts over reproduction among group members. Here, I argue that an important additional step necessary for advancing our understanding of the resolution of potential conflicts within insect societies is to consider the genetics of the behaviours involved. First, I discuss how epigenetic modifications of behaviour may affect conflict resolution within groups. Second, I review known natural polymorphisms of social organization to demonstrate that a lack of consideration of the genetic mechanisms involved may lead to erroneous explanations of the adaptive significance of behaviour. Third, I suggest that, on the basis of recent genetic studies of sexual conflict in Drosophila, it is necessary to reconsider the possibility of within-group manipulation by means of chemical substances (i.e. pheromones). Fourth, I address the issue of direct versus indirect genetic effects, which is of particular importance for the study of behaviour in social groups. Fifth, I discuss the issue of how a genetic influence on dominance hierarchies and reproductive division of labour can have secondary effects, for example in the evolution of promiscuity. Finally, because the same sets of genes (e.g. those implicated in chemical signalling and the responses that are triggered) may be used even in species as divergent as ants, cooperative breeding birds and primates, an integration of genetic mechanisms into the field of social evolution may also provide unifying ideas.

Surface deterioration of dental materials after simulated toothbrushing in relation to brushing time and load.

OBJECTIVES: (1) To evaluate the changes in surface roughness and gloss after simulated toothbrushing of 9 composite materials and 2 ceramic materials in relation to brushing time and load in vitro; (2) to assess the relationship between surface gloss and surface roughness. METHODS: Eight flat specimens of composite materials (microfilled: Adoro, Filtek Supreme, Heliomolar; microhybrid: Four Seasons, Tetric EvoCeram; hybrid: Compoglass F, Targis, Tetric Ceram; macrohybrid: Grandio), two ceramic materials (IPS d.SIGN and IPS Empress polished) were fabricated according to the manufacturer's instructions and optimally polished with up to 4000 grit SiC. The specimens were subjected to a toothbrushing (TB) simulation device (Willytec) with rotating movements, toothpaste slurry and at three different loads (100g/250g/350g). At hourly intervals from 1h to 10h TB, mean surface roughness Ra was measured with an optical sensor and the surface gloss (Gl) with a glossmeter. Statistical analysis was performed for log-transformed Ra data applying two-way ANOVA to evaluate the interaction between load and material and load and brushing time. RESULTS: There was a significant interaction between material and load as well as between load and brushing time (p<0.0001). The microhybrid and hybrid materials demonstrated more surface deterioration with higher loads, whereas with the microfilled resins Heliomolar and Adoro it was vice versa. For ceramic materials, no or little deterioration was observed over time and independent of the load. The ceramic materials and 3 of the composite materials (roughness) showed no further deterioration after 5h of toothbrushing. Mean surface gloss was the parameter which discriminated best between the materials, followed by mean surface roughness Ra. There was a strong correlation between surface gloss and surface roughness for all the materials except the ceramics. The evaluation of the deterioration curves of individual specimens revealed a more or less synchronous course suspecting hinting specific external conditions and not showing the true variability in relation to the tested material. SIGNIFICANCE: The surface roughness and gloss of dental materials changes with brushing time and load and thus results in different material rankings. Apart from Grandio, the hybrid composite resins were more prone to surface changes than microfilled composites. The deterioration potential of a composite material can be quickly assessed by measuring surface gloss. For this purpose, a brushing time of 10h (=72,000 strokes) is needed. In further comparative studies, specimens of different materials should be tested in one series to estimate the true variability.

Under- and over-water halves of Gyrinidae beetle eyes harbor different corneal nanocoatings providing adaptation to the water and air environments.

Whirligig beetles (Gyrinidae) inhabit water surfaces and possess unique eyes which are split into the overwater and underwater parts. In this study we analyze the micro- and nanostructure of the split eyes of two Gyrinidae beetles genera, Gyrinus and Orectochilus. We find that corneae of the overwater ommatidia are covered with maze-like nanostructures, while the corneal surface of the underwater eyes is smooth. We further show that the overwater nanostructures possess no anti-wetting, but the anti-reflective properties with the spectral preference in the range of 450-600 nm. These findings illustrate the adaptation of the corneal nanocoating of the two halves of an insect's eye to two different environments. The novel natural anti-reflective nanocoating we describe may find future technological applications.

Adaptation du "GROUPER" aux statistiques médicales VESKA (1980-1986)

Le présent cahier qui termine une série consacrée à l'adaptation du "grouper" aux statistiques médicales VESKA des années 1980-1986, a pour but de donner une vue d'ensemble des procédures nécessaires à cette adaptation.

Phylogenetic analyses of C4 photosynthesis evolution in grasses: genetics of convergence and convergence of genes

Summary : During the evolutionary diversification of organisms, similar ecological constraints led to the recurrent appearances of the same traits (phenotypes) in distant lineages, a phenomenon called convergence. In most cases, the genetic origins of the convergent traits remain unknown, but recent studies traced the convergent phenotypes to recurrent alterations of the same gene or, in a few cases, to identical genetic changes. However, these cases remain anecdotal and there is a need for a study system that evolved several times independently and whose genetic determinism is well resolved and straightforward, such as C4 photosynthesis. This adaptation to warm environments, possibly driven by past atmospheric CO2 decreases, consists in a CO2-concentrating pump, created by numerous morphological and biochemical novelties. All genes encoding C4 enzymes already existed in C3 ancestors, and are supposed to have been recruited through gene duplication followed by neo-functionalization, to acquire the cell specific expression pattern and altered kinetic properties that characterize Ca-specific enzymes. These predictions have so far been tested only in species-poor and ecologically marginal C4 dicots. The monocots, and especially the grass family (Poaceae), the most important C4 family in terms of species number, ecological dominance and economical importance, have been largely under-considered as suitable study systems. This thesis aimed at understanding the evolution of the C4 trait in grasses at a molecular level and to use the genetics of C4 photosynthesis to infer the evolutionary history of the C4 phenotype and its driving selective pressures. A molecular phylogeny of grasses and affiliated monocots identified 17 to 18 independent acquisitions of the C4 pathway in the grass family. A relaxed molecular clock was used to date these events and the first C4 evolution was estimated in the Chloridoideae subfamily, between 32-25 million years ago, at a period when atmospheric CO2 abruptly declined. Likelihood models showed that after the COZ decline the probability of evolving the C4 pathway strongly increased, confirming low CO2 as a likely driver of C4 photosynthesis evolution. In order to depict the genetic changes linked to the numerous C4 origins, genes encoding phopshoenolpyruvate carboxylase (PEPC), the key-enzyme responsible for the initial fixation of atmospheric CO2 in the C4 pathway, were isolated from a large sample of C3 and C4 grasses. Phylogenetic analyses were used to reconstruct the evolutionary history of the PEPC multigene family and showed that the evolution of C4-specific PEPC had been driven by positive selection on 21 codons simultaneously in up to eight C4 lineages. These selective pressures led to numerous convergent genetic changes in many different C4 clades, highlighting the repeatability of some evolutionary processes, even at the molecular level. PEPC C4-adaptive changes were traced and used to show multiple appearances of the C, pathway in clades where species tree inferences were unable to differentiate multiple C4 appearances and a single appearance followed by C4 to C3 reversion. Further investigations of genes involved in some of the C4 subtypes only (genes encoding decarboxylating enzymes NADP-malic enzyme and phosphoenolpyruvate carboxykinase) showed that these C4-enzymes also evolved through strong positive selection and underwent parallel genetic changes during the different Ca origins. The adaptive changes on these subtype-specific C4 genes were used to retrace the history of the C4-subtypes phenotypes, which revealed that the evolution of C4-PEPC and C4-decarboxylating enzymes was in several cases disconnected, emphasizing the multiplicity of the C4 trait and the gradual acquisition of the features that create the CO2-pump. Finally, phylogenetic analyses of a gene encoding the Rubisco (the enzyme responsible for the fixation of CO2 into organic compounds in all photosynthetic organisms) showed that C4 evolution switched the selective pressures on this gene. Five codons were recurrently mutated to adapt the enzyme kinetics to the high CO2 concentrations of C4 photosynthetic cells. This knowledge could be used to introgress C4-like Rubisco in C3 crops, which could lead to an increased yield under predicted future high CO2 atmosphere. Globally, the phylogenetic framework adopted during this thesis demonstrated the widespread occurrence of genetic convergence on C4-related enzymes. The genetic traces of C4 photosynthesis evolution allowed reconstructing events that happened during the last 30 million years and proved the usefulness of studying genes directly responsible for phenotype variations when inferring evolutionary history of a given trait. Résumé Durant la diversification évolutive des organismes, des pressions écologiques similaires ont amené à l'apparition récurrente de certains traits (phénotypes) dans des lignées distantes, un phénomène appelé évolution convergente. Dans la plupart des cas, l'origine génétique des traits convergents reste inconnue mais des études récentes ont montré qu'ils étaient dus dans certains cas à des changements répétés du même gène ou, dans de rares cas, à des changements génétiques identiques. Malgré tout, ces cas restent anecdotiques et il y a un réel besoin d'un système d'étude qui ait évolué indépendamment de nombreuses fois et dont le déterminisme génétique soit clairement identifié. La photosynthèse dite en Ça répond à ces critères. Cette adaptation aux environnements chauds, dont l'évolution a pu être encouragé par des baisses passées de la concentration atmosphérique en CO2, est constituée de nombreuses nouveautés morphologiques et biochimiques qui créent une pompe à CO2. La totalité des gènes codant les enzymes Ç4 étaient déjà présents dans les ancêtres C3. Leur recrutement pour la photosynthèse Ç4 est supposé s'être fait par le biais de duplications géniques suivies par une néo-fonctionnalisation pour leur conférer l'expression cellule-spécifique et les propriétés cinétiques qui caractérisent les enzymes C4. Ces prédictions n'ont jusqu'à présent été testées que dans des familles C4 contenant peu d'espèces et ayant un rôle écologique marginal. Les graminées (Poaceae), qui sont la famille C4 la plus importante, tant en termes de nombre d'espèces que de dominance écologique et d'importance économique, ont toujours été considérés comme un système d'étude peu adapté et ont fait le sujet de peu d'investigations évolutives. Le but de cette thèse était de comprendre l'évolution de la photosynthèse en C4 chez les graminées au niveau génétique et d'utiliser les gènes pour inférer l'évolution du phénotype C4 ainsi que les pressions de sélection responsables de son évolution. Une phylogénie moléculaire de la famille des graminées et des monocotylédones apparentés a identifié 17 à 18 acquisitions indépendantes de la photosynthèse chez les graminées. Grâce à une méthode d'horloge moléculaire relâchée, ces évènements ont été datés et la première apparition C4 a été estimée dans la sous-famille des Chloridoideae, il y a 32 à 25 millions d'années, à une période où les concentrations atmosphériques de CO2 ont décliné abruptement. Des modèles de maximum de vraisemblance ont montré qu'à la suite du déclin de CO2, la probabilité d'évoluer la photosynthèse C4 a fortement augmenté, confirmant ainsi qu'une faible concentration de CO2 est une cause potentielle de l'évolution de la photosynthèse C4. Afin d'identifier les mécanismes génétiques responsables des évolutions répétées de la photosynthèse C4, un segment des gènes codant pour la phosphoénolpyruvate carboxylase (PEPC), l'enzyme responsable de la fixation initiale du CO2 atmosphérique chez les plantes C4, ont été séquencés dans une centaine de graminées C3 et C4. Des analyses phylogénétiques ont permis de reconstituer l'histoire évolutive de la famille multigénique des PEPC et ont montré que l'évolution de PEPC spécifiques à la photosynthèse Ça a été causée par de la sélection positive agissant sur 21 codons, et ce simultanément dans huit lignées C4 différentes. Cette sélection positive a conduit à un grand nombre de changements génétiques convergents dans de nombreux clades différents, ce qui illustre la répétabilité de certains phénomènes évolutifs, et ce même au niveau génétique. Les changements sur la PEPC liés au C4 ont été utilisés pour confirmer des évolutions indépendantes du phénotype C4 dans des clades où l'arbre des espèces était incapable de différencier des apparitions indépendantes d'une seule apparition suivie par une réversion de C4 en C3. En considérant des gènes codant des protéines impliquées uniquement dans certains sous-types C4 (deux décarboxylases, l'enzyme malique à NADP et la phosphoénolpyruvate carboxykinase), des études ultérieures ont montré que ces enzymes C4 avaient elles-aussi évolué sous forte sélection positive et subi des changements génétiques parallèles lors des différentes origines de la photosynthèse C4. Les changements adaptatifs sur ces gènes liés seulement à certains sous-types C4 ont été utilisés pour retracer l'histoire des phénotypes de sous-types C4, ce qui a révélé que les caractères formant le trait C4 ont, dans certains cas, évolué de manière déconnectée. Ceci souligne la multiplicité du trait C4 et l'acquisition graduelle de composants participant à la pompe à CO2 qu'est la photosynthèse C4. Finalement, des analyses phylogénétiques des gènes codant pour la Rubisco (l'enzyme responsable de la fixation du CO2 en carbones organiques dans tous les organismes photosynthétiques) ont montré que l'évolution de la photosynthèse Ça a changé les pressions de sélection sur ce gène. Cinq codons ont été mutés de façon répétée afin d'adapter les propriétés cinétiques de la Rubisco aux fortes concentrations de CO2 présentes dans les cellules photosynthétiques des plantes C4. Globalement, l'approche phylogénétique adoptée durant cette thèse de doctorat a permis de démontré des phénomène fréquents de convergence génétique sur les enzymes liées à la photosynthèse C4. Les traces génétiques de l'évolution de la photosynthèse C4 ont permis de reconstituer des évènements qui se sont produits durant les derniers 30 millions d'années et ont prouvé l'utilité d'étudier des gènes directement responsables des variations phénotypiques pour inférer l'histoire évolutive d'un trait donné.