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.

Entrer dans le monde du récit. Une présentation de l'analyse narrative

L'analyse narrative permet d'apprécier comment une théologie se dit en narrativité. L'analyse narrative fait réaliser que la construction d'une intrigue, le dispositif d'un réseau de personnages ou la gestion de la temporalité sont autant d'indicateurs de l'intention théologique qu'un énoncé kérygmatique ou une confession de foi. C'est rendre justice aux auteurs bibliques que s'instruire des outils dont ils ont usé pour construire leur récit, quand bien même la théorisation narratologique leur était étrangère. Enfin, l'analyse narrative offre un appareil de lecture et un métalangage simple

Mise en oeuvre des politiques de la mobilité urbaine : analyse comparée de processus de régulation des usages des voies publiques et de l'air dans quatre villes suisses

Résumé Ce travail s'intéresse à la mise en oeuvre des politiques publiques visant à résoudre les problèmes engendrés par le développement de la mobilité urbaine. Nous adoptons sur cette dernière un point de vue nouveau, à savoir que l'enjeu de la régulation du trafic est d'abord celui de la maîtrise des usages nombreux et conflictuels sur deux ressources collectives, l'air et les voies publiques. Pour comprendre comment ces usages sont régulés, nous mobilisons les deux apports théoriques de l'économie institutionnelle (Bromley 1991, Devlin et Grafton 1990, Ostrom 1990, 2000) et de l'analyse des politiques publiques (Knoepfel et al. 2001) au sein du cadre d'analyse des régimes institutionnels de ressources collectives. La première problématise la difficulté de définir des règles communes d'usage pour éviter la surexploitation des ressources alors que la seconde met en jeu notamment le problème de la coordination des politiques publiques d'exploitation et de protection de l'environnement. Sur ce socle, nous choisissons de retenir une approche « institutionnaliste centrée sur les acteurs » (Scharpf 1997), aussi thématisée par les approches néo-institutionnalistes (Hall/Taylor 1996, March/Olsen 1989) visant à expliquer le changement politique par deux types de variables explicatives, à savoir les changements dans la régulation publique (variable institutionnelle) et les changements de la configuration des acteurs en présence, à partir desquels nous bâtissons nos hypothèses de recherche. En l'espèce, l'étude mobilise la variable explicative des régimes institutionnels de l'air et du sol mobilisés par les acteurs de la mobilité pour comprendre l'évolution de la répartition des usages sur les routes urbaines. Ce processus passe par le recours à des ressources de politiques publiques comme le droit, l'argent, l'information, le consensus, le soutien politique, l'infrastructure ou le temps que les acteurs peuvent activer en fonction des règles institutionnelles en présence. On peut classer ces dernières d'abord selon leur niveau de généralité (niveaux opérationnel, des choix collectifs et constitutionnel - Ostrom 1990). L'étude établit que la régulation des usages connaît une importante gradation que rend compte le concept de résistance normative. En fonction de cette dernière, les acteurs essaient de s'imposer au moyen de deux dimensions des règles, que ce travail met en exergue, à savoir selon qu'elles régulent tantôt le mode de décision tantôt le mode d'appropriation. Ces règles décisionnelles et possessionnelles déterminent les possibilités d'accès, ainsi que la procédure d'intervention et la place qui sont réservées aux acteurs, aussi bien pour les ressources collectives physiques que de politique publique. L'étude permet ainsi à la fois d'apporter des éléments nouveaux à la théorie des changements de régimes institutionnels de ressources collectives, d'éclairer un peu plus les processus de mise en couvre de l'action publique et de contribuer au débat sur les principales propositions permettant de maîtriser les impacts négatifs du développement de la mobilité.

Analyse UBM du site de filtration après sclérectomie profonde postérieure modifiée utillisant un tube Ex-PRESS? X-50

Purpose: To study the filtering site using ultrasound biomicroscopy. (UBM) after posterior deep sclerectomy with Ex-PRESS? X-50 implant in patients undergoing filtering surgery.¦Methods: Twenty-six patients that participated in this prospective, non comparative study underwent a posterior deep sclerectomy and an Ex- PRESS? X-50 tube implantation. Clinical outcome factors recorded include: intraocular pressure, number of antiglaucoma medications, best corrected visual acuity (BCVA), frequency and types of complications. Six months postoperatively, an ultrasound biomicroscopy examination was performed.¦Results: Mean follow up was 12.0±3.4 months. Mean IOP decreased from 21 ±5.7 mmHg to 12.4±3 mmHg. At last follow-up examination, 65% of eyes had a complete success and 30% a qualified success. The mean number of antiglaucoma medications decreased from 2.5±1.2 preoperatively to 0.7±1 at the last follow-up postoperatively. BCVA was not changed. 27 complications were observed. On the UBM images, the mean intrascleral space volume was 0.25±0.27 mm3 and no relationship was found between volume and intraocular pressure reduction. We noted in 5/26 (19%) eyes a suprachoroïdal hypoechoic. Low-reflective blebs (L-type) were the most common: 15/26 (58%). No correlation between UBM findings and surgical success was evident.¦Conclusions: Deep sclerectomy with Ex-PRESS? X-50 tube implantation seems an efficient glaucoma surgery. It allows satisfactory IOP reduction with a low number of post operative complications. The advantages of deep sclerectomy with collagen implant are maintained with this modified technique. In both, the same reflective types of filtering blebs are present (high, low, encapsulated and flat). The UBM underlines the three mechanisms of aqueous humor resorption previously identified but no correlation with surgical success can be proved.¦-¦Ce travail de thèse est une analyse par ultrasonographic biomicroscopique (UBM) du site de filtration après sclérectomie profonde postérieure modifiée avec implantation d'un tube Ex- PRESS? X-50.¦Vingt six patients atteints d'un glaucome à angle ouvert, ont participé à cette étude prospective et non-comparative. Le critère d'inclusion est un glaucome à angle ouvert non contrôlé malgré un traitement topique maximal.¦Différents types de chirurgie filtrante sont effectués dans la chirurgie du glaucome dont la trabéculectomie et la sclérectomie profonde.¦L'intervention chirurgicale pratiquée dans cette étude consiste en l'implantation d'un tube Ex-PRESS? X-50 de format défini (3 mm de longueur et 50 μπι de diamètre interne) dans la chambre antérieure,au niveau du trabeculum, sous un volet scléral, ce qui permet le drainage de l'humeur aqueuse vers les espaces sous-conjonctivaux, avec diminution de la pression intraoculaire.¦Cette technique implique uniquement une dissection d'un volet scléral superficiel , sans volet scléral profond comme d'une sclérectomie profonde classique.¦Les modes de fonctionnement de cette sclérectomie profonde modifiée sont explorés par UBM, qui donne des images à haute résolution, semblables à des coupes anatomiques. Le volume de l'espace intrascléral créé artificiellement peut en effet être mesuré et mis en corrélation avec la pression intraoculaire et donc avec le taux de succès. Les différents types d'échogénécité de la bulle de filtration sous-conjonctivale provoquée par la dérivation de l'humeur aqueuse sont également observés. La présence éventuelle d'une filtration supplémentaire au niveau choroïdien est aussi détectée.¦De février 2007 à juin 2008, nous avons suivi chez les vingt six yeux des vingt six patients le volume intrascléral, la filtration sous-conjonctivale et la filtration choroïdienne le cas échéant, de même que l'acuité visuelle, la pression intraoculaire, le nombre de traitement antihypertenseur topique et les complications.¦Les résultats démontrent une réduction de 41 % par rapport à la pression intraoculaire préopératoire, ce qui est statistiquement significatif (p<0.0005). En ce qui concerne l'acuité visuelle, les valeurs demeurent stables. Par ailleurs, le nombre de médicaments antiglaucomateux diminue de façon significative de 2.5 ± 1.2 en préopératoire à 0.7 ± 1.0 au dernier examen (p<0.0005). Le volume de l'espace intrascléral, apparaissant toujours en échographie d'aspect fusiforme, n'est pas corrélé de façon significative avec un meilleur succès chirurgical bien que l'on aperçoive une tendance à une corrélation entre un plus grand volume et une pression intraoculaire plus basse.¦La classification la bulle de filtration se fait selon les 4 catégories de bulle de filtration décrites dans la littérature. La répartition révèle une majorité de type L soit hypoéchogène: 15/26 (58%) et une proportion identique, soit, 4/26 (16%), de bulles hyperéchogènes (type H) et encapsulées (type E); les bulles de filtration plates et hyperéchogènes (type F) sont les moins nombreuses 3/26 (11 %).¦La ligne hyporéflective visible dans 19 % des cas entre la sclère et la choroïde représentant potentiellement un drainage suprachoroïdien, n'est pas associée statistiquement à une meilleure filtration et une pression intraoculaire plus basse mais demeure une troisième voie de filtration, en plus de la filtration sous-conjonctivale et intrasclérale.¦En conclusion, cette technique différente, offrant une plus grande sécurité et des résultats satisfaisants sur l'abaissement de la pression intraoculaire, peut être, dans certains cas, une alternative à la sclérectomie profonde classique ,dont elle partage les mécanismes de filtration objectivés par ultrasonographic biomicrioscopique.