Role of topological exclusion in formation and organization of chromosomal territories

Chromosomes of eukaryotic organisms are composed of chromatin loops. Using Monte Carlo simulations we investigate how the topological exclusion between loops belonging to different chromosomes affects chromosome behaviour. We show that in a confined space the topological exclusion limiting catenation between loops belonging to different chromosomes entropically drives the formation of chromosomal territories. The same topological exclusion in a connection with interchromosomal binding via transcription factories explains why actively transcribed genes are found preferentially at the peripheries of their chromosomal territories. This paper is based in part on the results presented in J. Dorier and A. Stasiak, Nucl. Acids Res. 37 (2009), 6316 and 38 (2010), 7410.

Characterization of root apoplastic barriers in Arabidopsis thaliana

In vascular plants, the best-known feature of a differentiated endodermal cell is the "Casparian Strip" (CS). This structure refers to a highly localized cell wall impregnation in the transversal and anticlinal walls of the cell, which surrounds the cell like a belt/ring and is tightly coordinated with respect to neighboring cells. Analogous to tight junctions in animal epithelia, CS in plants act as a diffusion barrier that controls the movement of water and ions from soil into the stele. Since its first description by Robert Caspary in 1865 there have been many attempts to identify the chemical nature of the cell wall deposition in CS. Suberin, lignin, or both have been claimed to be the important components of CS in a series of different species. However, the exact chemical composition of CS has remained enigmatic. This controversy was due to the confusion and lack of knowledge regarding the precise measurement of three developmental stages of the endodermis. The CS represent only the primary stage of endodermal differentiation, which is followed by the deposition of suberin lamellae all around the cellular surface of endodermal cells (secondary developmental stage). Therefore, chemical analysis of whole roots, or even of isolated endodermal tissues, will always find both of the polymers present. It was crucial to clarify this point because this will guide our efforts to understand which cell wall biosynthetic component becomes localized in order to form the CS. The main aim of my work was to find out the major components of (early) CS, as well as their spatial and temporal development, physiological roles and relationship to barrier formation. Employing the knowledge and tools that have been accumulated over the last few years in the model plant Arabidopsis thaliana, various histological and chemical assays were used in this study. A particular feature of my work was to completely degrade, or inhibit formation of lignin and suberin biopolymers by biochemical, classical genetic and molecular approaches and to investigate its effect on CS formation and the establishment of a functional diffusion barrier. Strikingly, interference with monolignol biosynthesis abrogates CS formation and delays the formation of function diffusion barrier. In contrast, transgenic plants devoid of any detectable suberin still develop a functional CS. The combination of all these assays clearly demonstrates that the early CS polymer is made from monolignol (lignin monomers) and is composed of lignin. By contrast, suberin is formed much later as a secondary wall during development of endodermis. These early CS are functionally sufficient to block extracellular diffusion and suberin does not play important role in the establishment of early endodermal diffusion barrier. Moreover, suberin biosynthetic machinery is not present at the time of CS formation. Our study finally concludes the long-standing debate about the chemical nature of CS and opens the door to a new approach in lignin research, specifically for the identification of the components of the CS biosynthetic pathway that mediates the localized deposition of cell walls. I also made some efforts to understand the patterning and differentiation of endodermal passage cells in young roots. In the literature, passage cells are defined as a non- suberized xylem pole associated endodermal cells. Since these cells only contain the CS but not the suberin lamellae, it has been assumed that these cells may offer a continued low-resistance pathway for water and minerals into the stele. Thus far, no genes have been found to be expressed specifically in passage cells. In order to understand the patterning, differentiation, and physiological role of passage it would be crucial to identify some genes that are exclusively expressed in these cells. In order to identify such genes, I first generated fluorescent marker lines of stele-expressed transporters that have been reported to be expressed in the passage cells. My aim was to first highlight the passage cells in a non-specific way. In order to find passage cell specific genes I then adapted a two-component system based on previously published methods for gene expression profiling of individual cell types. This approach will allow us to target only the passage cells and then to study gene expression specifically in this cell type. Taken together, this preparatory work will provide an entry point to understand the formation and role of endodermal passage cells. - Chez les plantes vasculaires, la caractéristique la plus commune des cellules différentiées de l'endoderme est la présence de cadres de Caspary. Cette structure correspond à une imprégnation localisée des parties transversales et anticlinales de la paroi cellulaire. Cela donne naissance, autour de la cellule, à un anneau/cadre qui est coordonné par rapport aux cellules voisines. De manière analogue aux jonctions serrées des épithéliums chez les animaux, les cadres de Caspary agissent chez les plantes comme barrière de diffusion, contrôlant le mouvement de l'eau et des ions à travers la racine entre le sol et la stèle. Depuis leur première description par Robert Caspary en 1865, beaucoup de tentatives ont eu pour but de définir la nature chimique de ces cadres de Caspary. Après l'étude de différentes espèces végétales, à la fois la subérine, la lignine ou les deux ont été revendiquées comme étant des composants importants de ces cadres. Malgré tout, leur nature chimique exacte est restée longtemps énigmatique. Cette controverse provient de la confusion et du manque de connaissance concernant la détermination précise des trois stades de développement de l'endoderme. Les cadres de Caspary représentent uniquement le stade primaire de différentiation de l'endoderme. Celui-ci est suivi par le second stade de différentiation, la déposition de lamelles de subérine tout autour de la cellule endodermal. De ce fait, l'analyse chimique de racines entières ou de cellules d'endoderme isolées ne permet pas de séparer les stades de différentiation primaire et secondaire et aboutit donc à la présence des deux polymères. Il est également crucial de clarifier ce point dans le but de connaître quelle machinerie cellulaire localisée à la paroi cellulaire permet l'élaboration des cadres de Caspary. En utilisant les connaissances et les outils accumulés récemment grâce à la plante modèle Arabidopsis thaliana, divers techniques histologiques et chimiques ont été utilisées dans cette étude. Un point particulier de mon travail a été de dégrader ou d'inhiber complètement la formation de lignine ou de subérine en utilisant des approches de génétique classique ou moléculaire. Le but étant d'observer l'effet de l'absence d'un de ces deux polymères sur la formation des cadres de Caspary et l'établissement d'une barrière de diffusion fonctionnelle. De manière frappante, le fait d'interférer avec la voie de biosynthèse de monolignol (monomères de lignine) abolit la formation des cadres de Caspary et retarde l'élaboration d'une barrière de diffusion fonctionnelle. Par contre, des plantes transgéniques dépourvues d'une quantité détectable de subérine sont quant à elles toujours capables de développer des cadres de Caspary fonctionnels. Mises en commun, ces expériences démontrent que le polymère formant les cadres de Caspary dans la partie jeune de la racine est fait de monolignol, et que de ce fait il s'agit de lignine. La subérine, quant à elle, est formée bien plus tard durant le développement de l'endoderme, de plus il s'agit d'une modification de la paroi secondaire. Ces cadres de Caspary précoces faits de lignine suffisent donc à bloquer la diffusion extracellulaire, contrairement à la subérine. De plus, la machinerie de biosynthèse de la subérine n'est pas encore présente au moment de la formation des cadres de Caspary. Notre étude permet donc de mettre un terme au long débat concernant la nature chimique des cadres de Caspary. De plus, elle ouvre la porte à de nouvelles approches dans la recherche sur la lignine, plus particulièrement pour identifier des composants permettant la déposition localisée de ce polymère dans la paroi cellulaire. J'ai aussi fais des efforts pour mettre en évidence la formation ainsi que le rôle des cellules de passage dans les jeunes racines. Dans la littérature, les cellules de passage sont définies comme de la cellule endodermal faisant face aux pôles xylèmes et dont la paroi n'est pas subérisée. Du fait que ces cellules contiennent uniquement des cadres de Caspary et pas de lamelle de subérine, il a été supposé qu'elles ne devraient offrir que peu de résistance au passage de l'eau et des nutriments entre le sol et la stèle. Le rôle de ces cellules de passage est toujours loin d'être clair, de plus aucun gène s'exprimant spécifiquement dans ces cellules n'a été découvert à ce jour. De manière à identifier de tels gènes, j'ai tout d'abord généré des marqueurs fluorescents pour des transporteurs exprimés dans la stèle mais dont l'expression avait également été signalée dans l'endoderme, uniquement dans les cellules de passage. J'ai ensuite développé un système à deux composants basé sur des méthodes déjà publiées, visant principalement à étudier le profil d'expression génique dans un type cellulaire donné. En recoupant les gènes exprimés spécifiquement dans l'endoderme à ceux exprimés dans la stèle et les cellules de passage, il nous sera possible d'identifier le transriptome spécifique de ces cellules. Pris dans leur ensemble, ces résultats devraient donner un bon point d'entrée dans la définition et la compréhension des cellules de passage.

La prise en charge de l'hypertension artérielle par des médecins en formation suit-elle les recommandations actuelles?

Résumé De nombreuses recommandations nationales et internationales sont publiées régulièrement qui définissent la manière dont les patients hypertendus devraient être pris en charge. Ces recommandations sont-elles suivies et applicables ? Dans cette étude transverse effectuée à la PMU à Lausanne, nous avons évalué la qualité de la prise en charge de 225 patients hypertendus suivis par des assistants en formation de médecine de premier recours. Ces 225 patients ont été retenus après une sélection de 1044 dossiers de la consultation générale de la PMU. Les résultats montrent que la moyenne des 3 dernières pressions artérielles était contrôlée dans 32,4% des cas à moins de 140/90 mmHg (TA systolique contrôlée à 42% et TA diastolique à 58%). 60% des patients ont eu une mesure de pression à chacune des 3 dernières consultations. 79% des mesures se terminaient par 0 ou par 5(théoriquement 20%). Le contrôle de la pression artérielle n'était pas statistiquement différent quelles que soient les comorbidités connues (diabète, insuffisance rénale ou insuffisance cardiaque). En conclusion, la qualité de la mesure et de la prise en charge de la TA par les médecins de premier recours en formation est comparable à celle retrouvée en pratique ambulatoire et pourrait être améliorée. Les recommandations basées sur la stratification des FRCV se heurtent à des problèmes dans leur application pratique. Le contrôle de la TA n'est pas meilleur chez les patients à haut risque cardio-vasculaire.

Innate signaling promotes formation of regulatory nitric oxide-producing dendritic cells limiting T-cell expansion in experimental autoimmune myocarditis.

BACKGROUND: Activation of innate pattern-recognition receptors promotes CD4+ T-cell-mediated autoimmune myocarditis and subsequent inflammatory cardiomyopathy. Mechanisms that counterregulate exaggerated heart-specific autoimmunity are poorly understood. METHODS AND RESULTS: Experimental autoimmune myocarditis was induced in BALB/c mice by immunization with α-myosin heavy chain peptide and complete Freund's adjuvant. Together with interferon-γ, heat-killed Mycobacterium tuberculosis, an essential component of complete Freund's adjuvant, converted CD11b(hi)CD11c(-) monocytes into tumor necrosis factor-α- and nitric oxide synthase 2-producing dendritic cells (TipDCs). Heat-killed M. tuberculosis stimulated production of nitric oxide synthase 2 via Toll-like receptor 2-mediated nuclear factor-κB activation. TipDCs limited antigen-specific T-cell expansion through nitric oxide synthase 2-dependent nitric oxide production. Moreover, they promoted nitric oxide synthase 2 production in hematopoietic and stromal cells in a paracrine manner. Consequently, nitric oxide synthase 2 production by both radiosensitive hematopoietic and radioresistant stromal cells prevented exacerbation of autoimmune myocarditis in vivo. CONCLUSIONS: Innate Toll-like receptor 2 stimulation promotes formation of regulatory TipDCs, which confine autoreactive T-cell responses in experimental autoimmune myocarditis via nitric oxide. Therefore, activation of innate pattern-recognition receptors is critical not only for disease induction but also for counterregulatory mechanisms, protecting the heart from exaggerated autoimmunity.

Soil fungal communities of grasslands are environmentally structured at a regional scale in the Alps.

Studying patterns of species distributions along elevation gradients is frequently used to identify the primary factors that determine the distribution, diversity and assembly of species. However, despite their crucial role in ecosystem functioning, our understanding of the distribution of below-ground fungi is still limited, calling for more comprehensive studies of fungal biogeography along environmental gradients at various scales (from regional to global). Here, we investigated the richness of taxa of soil fungi and their phylogenetic diversity across a wide range of grassland types along a 2800 m elevation gradient at a large number of sites (213), stratified across a region of the Western Swiss Alps (700 km(2)). We used 454 pyrosequencing to obtain fungal sequences that were clustered into operational taxonomic units (OTUs). The OTU diversity-area relationship revealed uneven distribution of fungal taxa across the study area (i.e. not all taxa are everywhere) and fine-scale spatial clustering. Fungal richness and phylogenetic diversity were found to be higher in lower temperatures and higher moisture conditions. Climatic and soil characteristics as well as plant community composition were related to OTU alpha, beta and phylogenetic diversity, with distinct fungal lineages suggesting distinct ecological tolerances. Soil fungi, thus, show lineage-specific biogeographic patterns, even at a regional scale, and follow environmental determinism, mediated by interactions with plants.

Arsenite interferes with protein folding and triggers formation of protein aggregates in yeast.

Several metals and metalloids profoundly affect biological systems, but their impact on the proteome and mechanisms of toxicity are not fully understood. Here, we demonstrate that arsenite causes protein aggregation in Saccharomyces cerevisiae. Various molecular chaperones were found to be associated with arsenite-induced aggregates indicating that this metalloid promotes protein misfolding. Using in vivo and in vitro assays, we show that proteins in the process of synthesis/folding are particularly sensitive to arsenite-induced aggregation, that arsenite interferes with protein folding by acting on unfolded polypeptides, and that arsenite directly inhibits chaperone activity. Thus, folding inhibition contributes to arsenite toxicity in two ways: by aggregate formation and by chaperone inhibition. Importantly, arsenite-induced protein aggregates can act as seeds committing other, labile proteins to misfold and aggregate. Our findings describe a novel mechanism of toxicity that may explain the suggested role of this metalloid in the etiology and pathogenesis of protein folding disorders associated with arsenic poisoning.

Le canon du Nouveau Testament. Regards nouveaux sur l'histoire de sa formation

Comment, dans les premiers siècles de l'histoire du christianisme, se sont formés les livres du Nouveau Testament ? Une dizaine de spécialistes européens et américains abordent ce problème majeur avec un double souci : présenter au public francophone un état de la recherche et faire progresser les études par le recours à l'histoire sociale et à l'histoire des controverses. Une attention particulière est portée à des sources habituellement négligées parce qu'elles sont d'un accès difficile| il s'agit en particulier de textes orientaux (coptes, syriaques, arméniens) qui montrent que le Nouveau Testament est loin de s'être constitué de manière strictement uniforme au cours des cinq premiers siècles.

Two adjacent trimeric Fas ligands are required for Fas signaling and formation of a death-inducing signaling complex.

The membrane-bound form of Fas ligand (FasL) signals apoptosis in target cells through engagement of the death receptor Fas, whereas the proteolytically processed, soluble form of FasL does not induce cell death. However, soluble FasL can be rendered active upon cross-linking. Since the minimal extent of oligomerization of FasL that exerts cytotoxicity is unknown, we engineered hexameric proteins containing two trimers of FasL within the same molecule. This was achieved by fusing FasL to the Fc portion of immunoglobulin G1 or to the collagen domain of ACRP30/adiponectin. Trimeric FasL and hexameric FasL both bound to Fas, but only the hexameric forms were highly cytotoxic and competent to signal apoptosis via formation of a death-inducing signaling complex. Three sequential early events in Fas-mediated apoptosis could be dissected, namely, receptor binding, receptor activation, and recruitment of intracellular signaling molecules, each of which occurred independently of the subsequent one. These results demonstrate that the limited oligomerization of FasL, and most likely of some other tumor necrosis factor family ligands such as CD40L, is required for triggering of the signaling pathways.

Bacillus subtilis alpha-phosphoglucomutase is required for normal cell morphology and biofilm formation.

Mutations designated gtaC and gtaE that affect alpha-phosphoglucomutase activity required for interconversion of glucose 6-phosphate and alpha-glucose 1-phosphate were mapped to the Bacillus subtilis pgcA (yhxB) gene. Backcrossing of the two mutations into the 168 reference strain was accompanied by impaired alpha-phosphoglucomutase activity in the soluble cell extract fraction, altered colony and cell morphology, and resistance to phages phi29 and rho11. Altered cell morphology, reversible by additional magnesium ions, may be correlated with a deficiency in the membrane glycolipid. The deficiency in biofilm formation in gtaC and gtaE mutants may be attributed to an inability to synthesize UDP-glucose, an important intermediate in a number of cell envelope biosynthetic processes.

Sox10 promotes the formation and maintenance of giant congenital naevi and melanoma.

Giant congenital naevi are pigmented childhood lesions that frequently lead to melanoma, the most aggressive skin cancer. The mechanisms underlying this malignancy are largely unknown, and there are no effective therapies. Here we describe a mouse model for giant congenital naevi and show that naevi and melanoma prominently express Sox10, a transcription factor crucial for the formation of melanocytes from the neural crest. Strikingly, Sox10 haploinsufficiency counteracts Nras(Q61K)-driven congenital naevus and melanoma formation without affecting the physiological functions of neural crest derivatives in the skin. Moreover, Sox10 is also crucial for the maintenance of neoplastic cells in vivo. In human patients, virtually all congenital naevi and melanomas are SOX10 positive. Furthermore, SOX10 silencing in human melanoma cells suppresses neural crest stem cell properties, counteracts proliferation and cell survival, and completely abolishes in vivo tumour formation. Thus, SOX10 represents a promising target for the treatment of congenital naevi and melanoma in human patients.