Resistance to extreme strategies, rather than prosocial preferences, can explain human cooperation in public goods games.

The results of numerous economic games suggest that humans behave more cooperatively than would be expected if they were maximizing selfish interests. It has been argued that this is because individuals gain satisfaction from the success of others, and that such prosocial preferences require a novel evolutionary explanation. However, in previous games, imperfect behavior would automatically lead to an increase in cooperation, making it impossible to decouple any form of mistake or error from prosocial cooperative decisions. Here we empirically test between these alternatives by decoupling imperfect behavior from prosocial preferences in modified versions of the public goods game, in which individuals would maximize their selfish gain by completely (100%) cooperating. We found that, although this led to higher levels of cooperation, it did not lead to full cooperation, and individuals still perceived their group mates as competitors. This is inconsistent with either selfish or prosocial preferences, suggesting that the most parsimonious explanation is imperfect behavior triggered by psychological drives that can prevent both complete defection and complete cooperation. More generally, our results illustrate the caution that must be exercised when interpreting the evolutionary implications of economic experiments, especially the absolute level of cooperation in a particular treatment.

Role of AP-1 family members in lymphomagenesis

Constitutive activation of the nuclear factor-KB (NF-KB) transcriptional pathway is the main characteristic of the activated B-cell-like (ABC) subtype of diffuse large B- cell lymphoma (DLBCL). This has been attributed to oncogenic mutations in the CARMA1, CD79A/B, MyD88 or RNF31 signaling proteins, which control NF-kB activation at different levels. Since several of these mutations lead to a state that mimics chronically antigen receptor-stimulated B-cells, and since the antigen receptor also triggers other transcription pathways, these might be important in ABC DLBCL malignancy too. In this study we analyzed whether abnormal expression and activity of members of the AP-1 transcription factor family could contribute to the pathogenesis of ABC DLBCL. Here, we identified activation of Jun as well as ATF members of the dimeric AP-1 transcription factor family, as a hallmark of ABC but not of germinal center B- cell-like (GCB) DLBCL cell lines. ABC DLBCL cell lines harbored an upregulated expression of c-Jun, JunB, JunD and ATF3 proteins. We could show that the upregulation of c-Jun, JunB and ATF3 was dependent on constitutive BCR and MyD88 signaling. Since AP-1 transcription factors need to dimerize to be active, Jun binding partners were investigated and we could demonstrate the presence of several ATF/Jun heterodimers (including c-Jun/ATF2, c-Jun/ATF3, c-Jun/ATF7, JunB/ATF2, JunB/ATF3, JunB/ATF7, JunD/ATF2, JunD/ATF3 and JunD/ATF7 heterodimers). The disruption of ATF/Jun heterodimers by A-Fos, a dominant negative form of Jun members, was toxic to ABC but not to GCB DLBCL cell lines. Finally, ATF3 immunohistochemistry on DLBCL patient samples revealed that samples classified as non-GCB had more intense and preferentially nuclear staining of ATF3, which could be of diagnostic relevance since the histological classification of the ABC and GCB DLBCL subtypes is difficult in clinical practice. In conclusion, we could show that ABC DLBCL are not only addicted to NF-KB signaling, but also to signaling by some members of the AP-1 transcription factor family. Thus, the AP-1 pathway might be a promising therapeutic target for the treatment of ABC DLBCL. Additionally, monitoring ATF3 levels could improve the diagnosis of ABC DLBCL by IHC. -- L'activation constitutive du facteur de transcription NF-KB est l'une des caractéristiques principales des lymphomes B du type ABC-DLBCL. Cette addiction est dépendante de mutations oncogéniques de CARMA1, CD79A/B, MyD88 et RNF31 qui contrôlent NF-KB à différents niveaux. Etant donné que la plupart de ces mutations mène à un état d'activation chronique du récepteur des cellules B (BCR) et que le BCR active d'autres voies de signalisation, d'autres facteurs de transcription pourraient être impliqués dans la lymphomagénèse des ABC-DLBCL. Dans cette étude, nous nous sommes demandé si les membres de la famille du facteur de transcription AP-1 contribuaient à la pathogénèse de ce type de lymphome. Dans des lignées cellulaires de lymphomes du type ABC-DLBCL en comparaison avec le type GCB-DLBCL, nous avons pu identifier une activation anormale de plusieurs membres de la famille Jun et ATF, deux sous-familles du facteur de transcription AP-1. Les lignées cellulaires dérivées de lymphomes du type ABC-DLBCL surexpriment les facteurs de transcription c-Jun, JunB, JunD et ATF3. Leur surexpression dépend de l'activation constitutive de la voie du BCR et de MyD88. Etant donné qu'AP-1 requiert la formation de dimères pour être actif, nous nous sommes intéressés aux partenaires d'interactions de c-Jun, JunB et JunD et avons pu montrer la formation de plusieurs hétérodimères Jun/ATF (incluant les hétérodimères c-Jun/ATF2, c-Jun/ATF3, c-Jun/ATF7, JunB/ATF2, JunB/ATF3, JunB/ATF7, JunD/ATF2, JunD/ATF3 et JunD/ATF7). Lorsque l'on empêche la formation de ces hétérodimères avec A-Fos, un dominant négatif des membres Jun, la survie des lignées cellulaires du type ABC-DLBCL est diminuée, tandis que les lignées cellulaires GCB-DLBCL ne sont pas affectées. Pour finir, des immunohistochimies (IHC) pour ATF3 sur des échantillons de patients classifiés comme GCB et non-GCB ont pu montrer une coloration d'ATF3 nucléaire et beaucoup plus intense que les échantillons du type GCB. Ainsi, ATF3 pourrait être potentiellement utile en clinique pour différencier le sous type non-GCB des GCB. En conclusion, nous avons pu montrer que les lymphomes du type ABC- DLBCL ne présentent pas uniquement une addiction à NF-KB, mais également de certains membres de la famille de facteur de transcription AP-1. Par conséquent, AP- 1 pourrait être une cible thérapeutique prometteuse pour le développement de futures stratégies. En outre, la détermination des niveaux d'ATF3 par IHC pourraient améliorer le diagnostic des patients du type ABC DLBCL.

A two-phase composite in simple shear: Effective mechanical anisotropy development and localization potential

We present a combined shape and mechanical anisotropy evolution model for a two-phase inclusion-bearing rock subject to large deformation. A single elliptical inclusion embedded in a homogeneous but anisotropic matrix is used to represent a simplified shape evolution enforced on all inclusions. The mechanical anisotropy develops due to the alignment of elongated inclusions. The effective anisotropy is quantified using the differential effective medium (DEM) approach. The model can be run for any deformation path and an arbitrary viscosity ratio between the inclusion and host phase. We focus on the case of simple shear and weak inclusions. The shape evolution of the representative inclusion is largely insensitive to the anisotropy development and to parameter variations in the studied range. An initial hardening stage is observed up to a shear strain of gamma = 1 irrespective of the inclusion fraction. The hardening is followed by a softening stage related to the developing anisotropy and its progressive rotation toward the shear direction. The traction needed to maintain a constant shear rate exhibits a fivefold drop at gamma = 5 in the limiting case of an inviscid inclusion. Numerical simulations show that our analytical model provides a good approximation to the actual evolution of a two-phase inclusion-host composite. However, the inclusions develop complex sigmoidal shapes resulting in the formation of an S-C fabric. We attribute the observed drop in the effective normal viscosity to this structural development. We study the localization potential in a rock column bearing varying fraction of inclusions. In the inviscid inclusion case, a strain jump from gamma = 3 to gamma = 100 is observed for a change of the inclusion fraction from 20% to 33%.

Totally implantable robot to treat chronic atrial fibrillation

Chronic atrial fibrillation affects millions of people worldwide. Its surgical treatment often fails to restore the transport function of the atrium. This study first introduces the concept of an atrial assist device (AAD) to restore the pump function of the atrium. The AAD is developed to be totally implantable in the human body with a transcutaneous energy transfer system to recharge the implanted battery. The ADD consists of a motorless pump based on artificial muscle technology, positioned on the external surface of the atrium to compress it and restore its muscular activity. A bench model reproduces the function of a fibrillating atrium to assess the circulatory support that this pump can provide. Atripump (Nanopowers SA, Switzerland) is a dome-shaped silicone-coated nitinol actuator 5 mm high, sutured on the external surface of the atrium. A pacemaker-like control unit drives the actuator that compresses the atrium, providing the mechanical support to the blood circulation. Electrical characteristics: the system is composed of one actuator that needs a minimal tension of 15 V and has a maximum current of 1.5 A with a 50% duty cycle. The implantable rechargeable battery is made of a cell having the following specifications: nominal tension of a cell: 4.1 V, tension after 90% of discharge: 3.5 V, nominal capacity of a cell: 163 mA h. The bench model consists of an open circuit made of latex bladder 60 mm in diameter filled with water. The bladder is connected to a vertically positioned tube that is filled to different levels, reproducing changes in cardiac preload. The Atripump is placed on the outer surface of the bladder. Pressure, volume and temperature changes were recorded. The contraction rate was 1 Hz with a power supply of 12 V, 400 mA for 200 ms. Preload ranged from 15 to 21 cm H(2)O. Maximal silicone membrane temperature was 55 degrees C and maximal temperature of the liquid environment was 35 degrees C. The pump produced a maximal work of 16 x 10(-3) J. Maximal volume pumped was 492 ml min(-1). This artificial muscle pump is compact, follows the Starling law and reproduces the hemodynamic performances of a normal atrium. It could represent a new tool to restore the atrial kick in persistent atrial fibrillation.

Résultats préliminaires de l'enclouage rétrograde de l'humérus [Preliminary results of retrograde nailing of the humerus]

A group of nine patients with a diaphyseal fracture of the humerus and treated with retrograde nailing were studied with a mean follow-up of 15.3 months. Six patients with a humeral fracture without neurological deficit showed a good shoulder and elbow mobility at the last visit. Three patients with neurological lesion preoperatively suffer from a diminished range of movement not related to the surgical procedure. During the operation and postoperatively we found no complication related to the implant and more precisely we could not find a iatrogenic fracture or nervous lesion except one intraoperative lesion of the radial nerve probably related to an important traction movement during reduction with complete remission. Consolidation has been achieved for all fractures but one. This patient suffers from a lesion of the brachial plexus with complete plegia of the arm and a vascular lesion. This patient had to be reoperated for an atrophic non-union by bone grafting and plate fixation. The retrograde nail is a good implant and must be considered in our treatment plans as much as conservative treatment or surgical treatment with plating, anterograde nailing or the use of an external fixator. Only then will we be able to give to the patient the most adapted treatment for his fracture.

Circadian regulation of renal function and potential role in hypertension.

PURPOSE OF REVIEW: Previous studies have shown that a variety of specific renal functions exhibit circadian oscillations. This review aims to provide an update on the molecular mechanisms underlying circadian rhythms in the kidney, and to discuss how dysregulation of circadian rhythms can interfere with kidney function. RECENT FINDINGS: The molecular mechanism responsible for generating and maintaining circadian rhythms has been unraveled in great detail. This mechanism, known as the circadian clock, drives circadian oscillation in expression levels of a large number of renal mRNA transcripts. Several proteins critically involved in renal homeostatic functions have been shown to exhibit significant circadian oscillation in their expression levels or in their posttranslational modifications. In transgenic mouse models, disruption of circadian clock activity results in dramatic changes in the circadian pattern of urinary sodium and potassium excretion and causes significant changes in arterial blood pressure. A growing amount of evidence suggests that dysregulation of circadian rhythms is associated with the development of hypertension and accelerated progression of chronic kidney disease and cardiovascular disease in humans. Chronotherapy studies have shown that the efficacy of antihypertensive medication is greatly dependent on the circadian time of drug administration. SUMMARY: Recent research points to the major role of circadian rhythms in renal function and in control of blood pressure.

An Analysis of the Benefit of Using HEV Genotype 3 Antigens in Detecting Anti-HEV IgG in a European Population

Introduction Quatre génotypes pathogènes de l'hépatite E (HEV) sont actuellement connus. Ils présentent des caractéristiques épidémiologiques différentes. Les génotypes 1 et 2 infectent uniquement l'homme et sont à l'origine d'épidémies dans des pays en voie de développement. Les génotypes 3 et 4 se présentent sous forme de zoonose, endémiques chez des cochons et autres mammifères dans des pays industrialisés. Ces derniers génotypes sont à l'origine de cas sporadiques d'hépatite E autochtones. La majorité des tests de sérologie actuellement commercialisés se basent sur des virus de génotype 1 et 2. Le bénéfice de l'utilisation d'un test sérologique basé sur le génotype 3 dans des pays industrialisés n'a pas été étudié jusqu'à présent. Dans cette étude, les performances de tests sérologiques basés sur des antigènes de plusieurs génotypes de l'HEV ont été comparées. Méthode Les tests ont été appliqués à deux populations distinctes: une population de 20 patients, chez qui une infection aiguë d'hépatite E, génotype 3, a été documentée par PCR sanguine, et une population de 550 donneurs de sang de la région de Lausanne. Le dépistage des IgGs anti-HEV a été effectué dans le sérum des deux populations par trois «Enzyme Immuno Assays» (EIA) à savoir MP Diagnostics, Dia.Pro et Fortress. Les échantillons positifs avec au moins un des EIA ont été testés par un «Immunodot Assay», le recomLine HEV IgG/IgM. Tous les EIA sont basés sur des antigènes des génotypes 1 et 2, alors que l'immunodot se base sur des antigènes des génotypes 1 et 3. Résultats Tous les échantillons des cas d'hépatite E documentés et 124 sur 550 échantillons des donneurs de sang étaient positifs avec au moins un des tests sérologique. Parmi les cas confirmés par PCR, 45 %, 65 %, 95 % et 55 % étaient respectivement positifs avec le test de MP Diagnostics, Dia.Pro, Fortress et recomLine. Parmi les échantillons positifs des donneurs de sang avec au moins un des tests, 120/124 (97 %) étaient positifs avec le test Fortress, 19/124 (15 %) étaient positifs avec tous les EIA et 51/124 (41 %) étaient positifs avec le recomLine. Parmi les cas d'hépatite E confirmés, 11/20 (55 %) étaient positifs avec le recomLine et parmi ceux-ci, une réactivité plus forte pour le génotype 3 était observée dans 1/11 (9 %) et une réactivité identique dans 5/11 (45.5 %) cas. Conclusions Même si le recomLine contient des protéines dérivées de l'HEV génotype 3, sa sensibilité est inférieure à l'EIA de Fortress dans les cas d'hépatite E aiguë de génotype 3. De plus, chez environ 45 % des patients, le recomLine ne parvient pas à identifier une infection comme étant causé par un virus du génotype 3. Dans la population de donneurs de sang, nous avons observe de grandes variations dans les séroprévalences mesurées, allant de 4.2 % à 21.8 % selon les tests sérologiques employés.

Blunting the response to endotoxin in healthy sujects : effects of various dose of intravenous fish oil

Enjeux et contexte La recherche de cette dernière décennie sur les acides gras n-3 PUFA contenus dans l'huile de poisson a montré que ceux-ci, et particulièrement l'ΕΡΑ et le DHA, avaient des propriétés anti¬inflammatoires et anti arythmiques puissantes, potentiellement utiles chez les septiques et « cardiaques ». Les mécanismes sous-jacents sont nombreux, incluant l'incorporation des acides gras dans les membranes de phopholipides, la réduction de la production de médiateurs pro-inflammatoires (prostaglandines, leukotrienes, thromboxane), l'augmentation de la production de résolvines et protectines dérivées du DHA, et la régulation de voies de signalisation cellulaire. Cependant, les doses de n-3 PUFA utilisées dans les études cliniques et chez le sujet sain avant le travail de Yann-Karim Pittet étaient nettement supérieures aux doses nutritionnelles de l'ordre de 5-8 g/j par voie orale ou 1 g/kg par voie intraveineuse. De plus, la voie entérale avait la réputation de nécessiter plusieurs jours à semaines de traitement avant d'aboutir à une incorporation d'acides gras membranaire suffisante pour avoir un impact clinique; quant au temps minimal requis pour obtenir cet effet par voie IV, il était inconnu. Depuis, le développement d'émulsions lipidiques intraveineuses destinées à la nutrition parentérale a permis d'imaginer l'administration de prétraitements IV rapides. Pour les étudier, notre laboratoire a développé un modèle d'endotoxine (LPS d'E.Coli) qui mime les réponses physiologique, endocrinienne et biologique du sepsis chez le sujet sain, utilisant des doses de 2 ng/kg IV. Les réponses sont totalement réversibles en 8 heures. Dans le but de réduire à la fois la dose de lipides et le temps de perfusion, ce travail a étudié l'influence de 3 doses dégressives de n-3 PUFA sur les réponses à l'endotoxine, et sur l'incorporation membranaire de ces acides gras. Méthodes Etude prospective chez 3 groupes consécutifs de sujets sains soumis à un challenge d'endotoxine. Intervention : perfusions d'huile de poisson (0.5 et 0.2 g/kg de n-3 PUFA, Omegaven® 10%) ou placebo, administrées en 3 heures ou en 1 heure, soit le jour avant ou le jour-même du test d'endotoxine. Mesures : variables physiologiques (T°, fc, tension artérielle, calorimétrie indirecte) Laboratoire - prises de sang à T0, 60, 120 et 360 min après l'injection de LPS: TNF-α, hs-CRP, hormones de stress, composition en acides gras des membranes plaquettaires. Statistiques Les résultats ont été rapportés en moyennes et écarts types. Des aires sous la courbe (AUC) ont été calculées avec la méthode des parallélépipèdes pour toutes les variables déterminées de manière répétée. L'effet du temps a été exploré par des two-way ANOVA pour mesures répétées. Les comparaisons post-hoc ont été réalisées avec des tests de Dunnett's ou de Scheffe. Les modifications de composition membranaires ainsi que les AUC ont été analysées par des tests non-paramétriques (Kruskal-Wallis). Résultats Après LPS, la température, les concentrations d'ACTH et TNF-α ont augmenté dans les 3 groupes. Ces réponse ont été significativement atténuées (p<0.0001) par l'huile de poisson comparé à ce que nous avions observé dans le groupe contrôle de Pluess et al (ICM 2007). Les concentrations les plus faibles d'ACTH, de TNF-α, et les AUC les plus basses des températures, ont été observées après une dose unique de 0.2 g/kg de n-3 PUFA administrée 1 heure avant le LPS. Par contre, l'incorporation membranaire d'EPA est dose-dépendante. Conclusions Sachant que la réponse à l'endotoxine est reproductible, cette étude montre que 3 doses différentes d'huile de poisson atténuent de manière différente cette réponse. La perfusion de 0.2 g/kg administrée juste avant l'endotoxine s'est avérée la plus efficace à atténuer la réponse fébrile, les cytokines et les hormones de stress, suggérant une capture de l'endotoxine par l'émulsion lipidique qui se surajoute aux effets systémiques et membranaires.

Differentially phased leaf growth and movements in Arabidopsis depend on coordinated circadian and light regulation.

In contrast to vastly studied hypocotyl growth, little is known about diel regulation of leaf growth and its coordination with movements such as changes in leaf elevation angle (hyponasty). We developed a 3D live-leaf growth analysis system enabling simultaneous monitoring of growth and movements. Leaf growth is maximal several hours after dawn, requires light, and is regulated by daylength, suggesting coupling between growth and metabolism. We identify both blade and petiole positioning as important components of leaf movements in Arabidopsis thaliana and reveal a temporal delay between growth and movements. In hypocotyls, the combination of circadian expression of PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR4 (PIF4) and PIF5 and their light-regulated protein stability drives rhythmic hypocotyl elongation with peak growth at dawn. We find that PIF4 and PIF5 are not essential to sustain rhythmic leaf growth but influence their amplitude. Furthermore, EARLY FLOWERING3, a member of the evening complex (EC), is required to maintain the correct phase between growth and movement. Our study shows that the mechanisms underlying rhythmic hypocotyl and leaf growth differ. Moreover, we reveal the temporal relationship between leaf elongation and movements and demonstrate the importance of the EC for the coordination of these phenotypic traits.

The homeostatic psyche: Freudian theory and somatic markers.

After years of reciprocal lack of interest, if not opposition, neuroscience and psychoanalysis are poised for a renewed dialogue. This article discusses some aspects of the Freudian metapsychology and its link with specific biological mechanisms. It highlights in particular how the physiological concept of homeostasis resonates with certain fundamental concepts of psychoanalysis. Similarly, the authors underline how the Freud and Damasio theories of brain functioning display remarkable complementarities, especially through their common reference to Meynert and James. Furthermore, the Freudian theory of drives is discussed in the light of current neurobiological evidences of neural plasticity and trace formation and of their relationships with the processes of homeostasis. The ensuing dynamics between traces and homeostasis opens novel avenues to consider inner life in reference to the establishment of fantasies unique to each subject. The lack of determinism, within a context of determinism, implied by plasticity and reconsolidation participates in the emergence of singularity, the creation of uniqueness and the unpredictable future of the subject. There is a gap in determinism inherent to biology itself. Uniqueness and discontinuity: this should today be the focus of the questions raised in neuroscience. Neuroscience needs to establish the new bases of a "discontinuous" biology. Psychoanalysis can offer to neuroscience the possibility to think of discontinuity. Neuroscience and psychoanalysis meet thus in an unexpected way with regard to discontinuity and this is a new point of convergence between them.

Relationships among endogenous ouabain, alpha-adducin polymorphisms and renal sodium handling in primary hypertension.

OBJECTIVE: The basolateral Na pump drives renotubular reabsorption. In cultured renal cells, mutant adducins, as well as sub-nanomolar ouabain concentrations, stimulate the Na-K pump. METHODS: To determine whether these factors interact and affect Na handling and blood pressure (BP) in vivo, we studied 155 untreated hypertensive patients subdivided on the basis of their plasma endogenous ouabain or alpha-adducin genotype (ADD1 Gly460Trp-rs4961). RESULTS: Under basal conditions, proximal tubular reabsorption and plasma Na were higher in patients with mutated Trp ADD1 or increased endogenous ouabain (P = 0.002 and 0.05, respectively). BPs were higher in the high plasma endogenous ouabain group (P = 0.001). Following volume loading, the increment in BP (7.73 vs. 4.81 mmHg) and the slopes of the relationship between BP and Na excretion were greater [0.017 +/- 0.002 vs. 0.009 +/- 0.003 mmHg/(muEq min)] in ADD1 Trp vs. ADD1 Gly carriers (P &lt; 0.05). BP changes were similar, whereas the slopes of the relationship between BP and Na excretion were lower [0.016 +/- 0.003 vs. 0.008 +/- 0.002 mmHg/(muEq min)] in patients with low vs. high endogenous ouabain (P &lt; 0.05). In patients with high endogenous ouabain, volume loading increased the BP in the ADD1 Trp group but not in the Gly group (P &lt; 0.05). Thus, patients with ADD1 Trp alleles are sensitive to salt and tubular Na reabsorption remains elevated after volume expansion. CONCLUSION: With saline loading, BP changes are similar in high and low endogenous ouabain patients, whereas tubular Na reabsorption increases in the high endogenous ouabain group. Saline loading unmasks differences in renal Na handling in patients with mutant adducin or high endogenous ouabain and exposes an interaction of endogenous ouabain and Trp alleles on BP.

Two distinct mechanisms underlie progesterone-induced proliferation in the mammary gland.

The mouse mammary gland develops postnatally under the control of female reproductive hormones. Estrogens and progesterone trigger morphogenesis by poorly understood mechanisms acting on a subset of mammary epithelial cells (MECs) that express their cognate receptors, estrogen receptor alpha (ERalpha) and progesterone receptor (PR). Here, we show that in the adult female, progesterone drives proliferation of MECs in two waves. The first, small wave, encompasses PR(+) cells and requires cyclin D1, the second, large wave, comprises mostly PR(-) cells and relies on the tumor necrosis factor (TNF) family member, receptor activator of NF-kappaB-ligand (RANKL). RANKL elicits proliferation by a paracrine mechanism. Ablation of RANKL in the mammary epithelium blocks progesterone-induced morphogenesis, and ectopic expression of RANKL in MECs completely rescues the PR(-/-) phenotype. Systemic administration of RANKL triggers proliferation in the absence of PR signaling, and injection of a RANK signaling inhibitor interferes with progesterone-induced proliferation. Thus, progesterone elicits proliferation by a cell-intrinsic and a, more important, paracrine mechanism.

Computational and statistical analysis of copy number variants in normal and cancer genomes

AbstractAlthough the genomes from any two human individuals are more than 99.99% identical at the sequence level, some structural variation can be observed. Differences between genomes include single nucleotide polymorphism (SNP), inversion and copy number changes (gain or loss of DNA). The latter can range from submicroscopic events (CNVs, at least 1kb in size) to complete chromosomal aneuploidies. Small copy number variations have often no (lethal) consequences to the cell, but a few were associated to disease susceptibility and phenotypic variations. Larger re-arrangements (i.e. complete chromosome gain) are frequently associated with more severe consequences on health such as genomic disorders and cancer. High-throughput technologies like DNA microarrays enable the detection of CNVs in a genome-wide fashion. Since the initial catalogue of CNVs in the human genome in 2006, there has been tremendous interest in CNVs both in the context of population and medical genetics. Understanding CNV patterns within and between human populations is essential to elucidate their possible contribution to disease. But genome analysis is a challenging task; the technology evolves rapidly creating needs for novel, efficient and robust analytical tools which need to be compared with existing ones. Also, while the link between CNV and disease has been established, the relative CNV contribution is not fully understood and the predisposition to disease from CNVs of the general population has not been yet investigated.During my PhD thesis, I worked on several aspects related to CNVs. As l will report in chapter 3, ! was interested in computational methods to detect CNVs from the general population. I had access to the CoLaus dataset, a population-based study with more than 6,000 participants from the Lausanne area. All these individuals were analysed on SNP arrays and extensive clinical information were available. My work explored existing CNV detection methods and I developed a variety of metrics to compare their performance. Since these methods were not producing entirely satisfactory results, I implemented my own method which outperformed two existing methods. I also devised strategies to combine CNVs from different individuals into CNV regions.I was also interested in the clinical impact of CNVs in common disease (chapter 4). Through an international collaboration led by the Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) and the Imperial College London I was involved as a main data analyst in the investigation of a rare deletion at chromosome 16p11 detected in obese patients. Specifically, we compared 8,456 obese patients and 11,856 individuals from the general population and we found that the deletion was accounting for 0.7% of the morbid obesity cases and was absent in healthy non- obese controls. This highlights the importance of rare variants with strong impact and provides new insights in the design of clinical studies to identify the missing heritability in common disease.Furthermore, I was interested in the detection of somatic copy number alterations (SCNA) and their consequences in cancer (chapter 5). This project was a collaboration initiated by the Ludwig Institute for Cancer Research and involved other groups from the Swiss Institute of Bioinformatics, the CHUV and Universities of Lausanne and Geneva. The focus of my work was to identify genes with altered expression levels within somatic copy number alterations (SCNA) in seven metastatic melanoma ceil lines, using CGH and SNP arrays, RNA-seq, and karyotyping. Very few SCNA genes were shared by even two melanoma samples making it difficult to draw any conclusions at the individual gene level. To overcome this limitation, I used a network-guided analysis to determine whether any pathways, defined by amplified or deleted genes, were common among the samples. Six of the melanoma samples were potentially altered in four pathways and five samples harboured copy-number and expression changes in components of six pathways. In total, this approach identified 28 pathways. Validation with two external, large melanoma datasets confirmed all but three of the detected pathways and demonstrated the utility of network-guided approaches for both large and small datasets analysis.RésuméBien que le génome de deux individus soit similaire à plus de 99.99%, des différences de structure peuvent être observées. Ces différences incluent les polymorphismes simples de nucléotides, les inversions et les changements en nombre de copies (gain ou perte d'ADN). Ces derniers varient de petits événements dits sous-microscopiques (moins de 1kb en taille), appelés CNVs (copy number variants) jusqu'à des événements plus large pouvant affecter des chromosomes entiers. Les petites variations sont généralement sans conséquence pour la cellule, toutefois certaines ont été impliquées dans la prédisposition à certaines maladies, et à des variations phénotypiques dans la population générale. Les réarrangements plus grands (par exemple, une copie additionnelle d'un chromosome appelée communément trisomie) ont des répercutions plus grave pour la santé, comme par exemple dans certains syndromes génomiques et dans le cancer. Les technologies à haut-débit telle les puces à ADN permettent la détection de CNVs à l'échelle du génome humain. La cartographie en 2006 des CNV du génome humain, a suscité un fort intérêt en génétique des populations et en génétique médicale. La détection de différences au sein et entre plusieurs populations est un élément clef pour élucider la contribution possible des CNVs dans les maladies. Toutefois l'analyse du génome reste une tâche difficile, la technologie évolue très rapidement créant de nouveaux besoins pour le développement d'outils, l'amélioration des précédents, et la comparaison des différentes méthodes. De plus, si le lien entre CNV et maladie a été établit, leur contribution précise n'est pas encore comprise. De même que les études sur la prédisposition aux maladies par des CNVs détectés dans la population générale n'ont pas encore été réalisées.Pendant mon doctorat, je me suis concentré sur trois axes principaux ayant attrait aux CNV. Dans le chapitre 3, je détaille mes travaux sur les méthodes d'analyses des puces à ADN. J'ai eu accès aux données du projet CoLaus, une étude de la population de Lausanne. Dans cette étude, le génome de plus de 6000 individus a été analysé avec des puces SNP et de nombreuses informations cliniques ont été récoltées. Pendant mes travaux, j'ai utilisé et comparé plusieurs méthodes de détection des CNVs. Les résultats n'étant pas complètement satisfaisant, j'ai implémenté ma propre méthode qui donne de meilleures performances que deux des trois autres méthodes utilisées. Je me suis aussi intéressé aux stratégies pour combiner les CNVs de différents individus en régions.Je me suis aussi intéressé à l'impact clinique des CNVs dans le cas des maladies génétiques communes (chapitre 4). Ce projet fut possible grâce à une étroite collaboration avec le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) et l'Impérial College à Londres. Dans ce projet, j'ai été l'un des analystes principaux et j'ai travaillé sur l'impact clinique d'une délétion rare du chromosome 16p11 présente chez des patients atteints d'obésité. Dans cette collaboration multidisciplinaire, nous avons comparés 8'456 patients atteint d'obésité et 11 '856 individus de la population générale. Nous avons trouvés que la délétion était impliquée dans 0.7% des cas d'obésité morbide et était absente chez les contrôles sains (non-atteint d'obésité). Notre étude illustre l'importance des CNVs rares qui peuvent avoir un impact clinique très important. De plus, ceci permet d'envisager une alternative aux études d'associations pour améliorer notre compréhension de l'étiologie des maladies génétiques communes.Egalement, j'ai travaillé sur la détection d'altérations somatiques en nombres de copies (SCNA) et de leurs conséquences pour le cancer (chapitre 5). Ce projet fut une collaboration initiée par l'Institut Ludwig de Recherche contre le Cancer et impliquant l'Institut Suisse de Bioinformatique, le CHUV et les Universités de Lausanne et Genève. Je me suis concentré sur l'identification de gènes affectés par des SCNAs et avec une sur- ou sous-expression dans des lignées cellulaires dérivées de mélanomes métastatiques. Les données utilisées ont été générées par des puces ADN (CGH et SNP) et du séquençage à haut débit du transcriptome. Mes recherches ont montrées que peu de gènes sont récurrents entre les mélanomes, ce qui rend difficile l'interprétation des résultats. Pour contourner ces limitations, j'ai utilisé une analyse de réseaux pour définir si des réseaux de signalisations enrichis en gènes amplifiés ou perdus, étaient communs aux différents échantillons. En fait, parmi les 28 réseaux détectés, quatre réseaux sont potentiellement dérégulés chez six mélanomes, et six réseaux supplémentaires sont affectés chez cinq mélanomes. La validation de ces résultats avec deux larges jeux de données publiques, a confirmée tous ces réseaux sauf trois. Ceci démontre l'utilité de cette approche pour l'analyse de petits et de larges jeux de données.Résumé grand publicL'avènement de la biologie moléculaire, en particulier ces dix dernières années, a révolutionné la recherche en génétique médicale. Grâce à la disponibilité du génome humain de référence dès 2001, de nouvelles technologies telles que les puces à ADN sont apparues et ont permis d'étudier le génome dans son ensemble avec une résolution dite sous-microscopique jusque-là impossible par les techniques traditionnelles de cytogénétique. Un des exemples les plus importants est l'étude des variations structurales du génome, en particulier l'étude du nombre de copies des gènes. Il était établi dès 1959 avec l'identification de la trisomie 21 par le professeur Jérôme Lejeune que le gain d'un chromosome supplémentaire était à l'origine de syndrome génétique avec des répercussions graves pour la santé du patient. Ces observations ont également été réalisées en oncologie sur les cellules cancéreuses qui accumulent fréquemment des aberrations en nombre de copies (telles que la perte ou le gain d'un ou plusieurs chromosomes). Dès 2004, plusieurs groupes de recherches ont répertorié des changements en nombre de copies dans des individus provenant de la population générale (c'est-à-dire sans symptômes cliniques visibles). En 2006, le Dr. Richard Redon a établi la première carte de variation en nombre de copies dans la population générale. Ces découvertes ont démontrées que les variations dans le génome était fréquentes et que la plupart d'entre elles étaient bénignes, c'est-à-dire sans conséquence clinique pour la santé de l'individu. Ceci a suscité un très grand intérêt pour comprendre les variations naturelles entre individus mais aussi pour mieux appréhender la prédisposition génétique à certaines maladies.Lors de ma thèse, j'ai développé de nouveaux outils informatiques pour l'analyse de puces à ADN dans le but de cartographier ces variations à l'échelle génomique. J'ai utilisé ces outils pour établir les variations dans la population suisse et je me suis consacré par la suite à l'étude de facteurs pouvant expliquer la prédisposition aux maladies telles que l'obésité. Cette étude en collaboration avec le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois a permis l'identification d'une délétion sur le chromosome 16 expliquant 0.7% des cas d'obésité morbide. Cette étude a plusieurs répercussions. Tout d'abord elle permet d'effectuer le diagnostique chez les enfants à naître afin de déterminer leur prédisposition à l'obésité. Ensuite ce locus implique une vingtaine de gènes. Ceci permet de formuler de nouvelles hypothèses de travail et d'orienter la recherche afin d'améliorer notre compréhension de la maladie et l'espoir de découvrir un nouveau traitement Enfin notre étude fournit une alternative aux études d'association génétique qui n'ont eu jusqu'à présent qu'un succès mitigé.Dans la dernière partie de ma thèse, je me suis intéressé à l'analyse des aberrations en nombre de copies dans le cancer. Mon choix s'est porté sur l'étude de mélanomes, impliqués dans le cancer de la peau. Le mélanome est une tumeur très agressive, elle est responsable de 80% des décès des cancers de la peau et est souvent résistante aux traitements utilisés en oncologie (chimiothérapie, radiothérapie). Dans le cadre d'une collaboration entre l'Institut Ludwig de Recherche contre le Cancer, l'Institut Suisse de Bioinformatique, le CHUV et les universités de Lausanne et Genève, nous avons séquencés l'exome (les gènes) et le transcriptome (l'expression des gènes) de sept mélanomes métastatiques, effectués des analyses du nombre de copies par des puces à ADN et des caryotypes. Mes travaux ont permis le développement de nouvelles méthodes d'analyses adaptées au cancer, d'établir la liste des réseaux de signalisation cellulaire affectés de façon récurrente chez le mélanome et d'identifier deux cibles thérapeutiques potentielles jusqu'alors ignorées dans les cancers de la peau.

Characterization of BMP signaling in breast development and tumorigenesis

Résumé L'influence des hormones reproductives sur le développement du cancer du sein a été établie au travers de nombreuse études épidémiologiques. Nous avons précédemment démontré que le gène Wnt-4 est un médiateur essentiel de la progestérone dans le développement lobulo-alvéolaire de l'épithélium mammaire. De plus, le rôle de la voie de signalisation Wnt dans la tumorigénèse de la glande mammaire mutine est largement établi. Pour comprendre sa fonction dans le cancer du sein, nous avons activée cette voie en surexprimant le gène Wnt-1 dans des cellules épithéliales primaires de sein, au moyen d'un rétrovirus. Ceci a conduit à la transformation oncogénique de ces cellules et à l'obtention d'un modèle de carcinogénèse du sein dénommé Wnt-1 HMEC. L'analyse de l'expression des gènes induits par la surexpression de Wnt-1 dans ces cellules, a permis d'identifier les gènes BMP4 et 7. Alors que des analyses de RT-PCR ont montré leur forte expression dans les cellules Wnt-1-HMECs, la présence d'une grande quantité de la protéine BMP7 a été constatée dans les tumeurs dérivées de ces cellules. L'importante phosphorylation des Smad 1, 5, S dans les Wnt-1 HMECs indique l'activation de la voie BMP, possiblement due à la stimulation ce celle-ci par BMP7. L'activation de la voie Wnt par la ß-Caténine, conduit à la transcription de BMP7, identifiant ainsi ce gène comme un gène cible de la voie canonique. La pertinence de nos observations a par ailleurs été confirmée par le fait que BMP7 est surexprimé dans les tumeurs de seins humains. Afin d'élucider la fonction de la voie BMP dans le sein, nous avons utilisé le modèle mutin. L'expression du gène BMP7 dans les souris transgéniques MMTV Wnt-1 s'est avérée élevée, démontrant qu'il est aussi un gène cible de la voie Wnt in-vivo. L'expression de l'ARN messager .codant pour la protéine BMP7 est induite lors du développement lobulo-alvéolaire, qui se fait sous l'influence de la progestérone et de Wnt-4. Ensemble, ces observations corroborent le fait qu'une stimulation avec de la progestérone suffit à induire la transcription du gène dans les 24h. Nos résultats coïncident d'autre part avec le fait que BMP7 est exprimé dans la couche myoépithéliale de l'épithélium où la voie Wnt est activée. L'analyse de souris reportrices de l'activité de la voie BMP, suggère une activation dans la couche luminale de l'épithélium durant tout le développement de la glande mammaire. Curieusement, cette même voie est active dans le mésenchyme lors de la mammogénèse embryonnaire. Finalement, nos analyses d'immunofluorescence démontrent la capacité de prolifération des cellules ayant activé BMP, ainsi que leur nette ségrégation d'avec les cellules exprimant le récepteur à la progestérone. Nos résultats démontrent que le gène BMP7 est un gène cible de la voie Wnt canonique dans le sein. Son expression dans la couche myoépitheliale est induite par Wnt-4, lui-même sécrété par les cellules luminales sensibles à la progestérone. La sécrétion de la protéine BMP7 conduit finalement à l'activation de la voie BMP dans les cellules négatives pour le récepteur à la progestérone. Abstract Epidemiological studies highlight the repetitive exposure to circulating progesterone as a major risk in the development of breast cancer. Work in our laboratory showed that Wnt-4 is an essential mediator of progesterone-driven side-branch formation, while Wnt signaling has long been established as strongly oncogenic in the mouse mammary gland. To address the role of Wnt in breast tumorigenesis we activated the pathway in primary human breast epithelial cells by means of refroviral Wnt-1 expression. This resulted in a Wnt1-induced breast carcinogenesis model, being referred to as Wnt-1-HMECs. Gene expression profiling revealed the Bone Morphogenetic Protein 4 and 7 (BMP4 and 7) a mong the most upregulated gene by ectopic Wnt-1 expression in primary HMECs. RT-PCR analysis confirmed elevated BMP4 and 7 mRNA levels in Wnt-1-infected HMECs, as well as strong BMP7 expression in the tumors derived from these cells. Smad 1, 5, 8 phosphorylation was high in Wnt-1HMECs whereas below detection limit in primary HMECs suggesting that the increased expression of BMP-7 results in activation of downstream signaling. Ectopic expressíon of a stabilized form of ßcatenin in primary HMECs resulted in increased transcription of BMP-7 suggesting that it is a target of canonical Wnt signaling. The clinical relevance of our observations was confirmed by the finding of BMP7 being upregulated in human breast tumor samples. To elucidate the role of BMP ligands in the breast in-vivo, we made use of the mouse model. Expression of the BMP7 gene was found to be increased in MMTV-Wnt-1 transgenic animals, suggesting that BMP7 may also be a Wnt 1 target gene in vivo. Expression of BMP7 was upregulated in mid-pregnancy which coincides with progesterone/Wnt induced side branching. BMP7 was induced within 24 hours by progesterone. Consistent with it being a target of canonical Wnt signaling, we demonstrated preferential expression of this ligand in the myoepithelial cells, the target cells of Wnt signals. In-vivo analysis of BMP signaling using a reporter mouse revealed the activation of the pathway in the luminal layer of the epithelium throughout postnatal development. Interestingly, during embryonic mammogenesis the pathway was found to be active in the mesenchyme. Immunofluorescence studies demonstrated that cells with BMP activity can proliferate. They also revealed a clear segregation between progesterone receptor positive cells and cells with active BMP signaling. Together our observations suggest that BMP-7 is a canonical Wnt signaling target both in HMECs and in the mouse mammary gland in-vivo. It is expressed in the myoepithelium possibly in response to Wnt-4, which is secreted by steroid receptor positive cells in response to progesterone. BMP-7 in turn may impinge on lumina) epithelial cells and activate BMP signaling in PR negative cells.

Evidence for morphological and adaptive genetic divergence between lake and stream habitats in European minnows (Phoxinus phoxinus, Cyprinidae).

Natural selection drives local adaptation, potentially even at small temporal and spatial scales. As a result, adaptive genetic and phenotypic divergence can occur among populations living in different habitats. We investigated patterns of differentiation between contrasting lake and stream habitats in the cyprinid fish European minnow (Phoxinus phoxinus) at both the morphological and genomic levels using geometric morphometrics and AFLP markers, respectively. We also used a spatial correlative approach to identify AFLP loci associated with environmental variables representing potential selective forces responsible for adaptation to divergent habitats. Our results identified different morphologies between lakes and streams, with lake fish presenting a deeper body and caudal peduncle compared to stream fish. Body shape variation conformed to a priori predictions concerning biomechanics and swimming performance in lakes vs. streams. Moreover, morphological differentiation was found to be associated with several environmental variables, which could impose selection on body and caudal peduncle shape. We found adaptive genetic divergence between these contrasting habitats in the form of 'outlier' loci (2.9%) whose genetic divergence exceeded neutral expectations. We also detected additional loci (6.6%) not associated with habitat type (lake vs. stream), but contributing to genetic divergence between populations. Specific environmental variables related to trophic dynamics, landscape topography and geography were associated with several neutral and outlier loci. These results provide new insights into the morphological divergence and genetic basis of adaptation to differentiated habitats.