Cell Response to the Exposure to Chitosan-TPP//Alginate Nanogels.

Hydrophilic nanocarriers formed by electrostatic interaction of chitosan with oppositely charged macromolecules have a high potential as vectors in biomedical and pharmaceutical applications. However, comprehensive information about the fate of such nanomaterials in biological environment is lacking. We used chitosan from both animal and fungal sources to form well-characterized chitosan-pentasodium triphosphate (TPP)//alginate nanogels suitable for comparative studies. Upon exposure of human colon cancer cells (HT29 and CaCo2), breast cancer cells (MDA-MB-231 and MCF-7), glioblastoma cells (LN229), lung cancer cells (A549), and brain-derived endothelial cells (HCEC) to chitosan-(TPP)//alginate nanogels, cell type-, nanogel dosage-, and exposure time-dependent responses are observed. Comparing chitosan-TPP//alginate nanogels prepared from either animal or fungal source in terms of nanogel formation, cell uptake, reactive oxygen species production, and metabolic cell activity, no significant differences become obvious. The results identify fungal chitosan as an alternative to animal chitosan in particular if biomedical/pharmaceutical applications are intended.

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Plants naturally produce the lipid-derived polyester cutin, which is found in the plant cuticle that is deposited at the outermost extracellular matrix of the epidermis covering nearly all aboveground tissues. Being at the interface between the cell and the external environment, cutin and the cuticle play important roles in the protection of plants from several stresses. A number of enzymes involved in the synthesis of cutin monomers have recently been identified, including several P450s and one acyl-CoA synthetase, thus representing the first steps toward the understanding of polyester formation and, potentially, polyester engineering to improve the tolerance of plants to stresses, such as drought, and for industrial applications. However, numerous processes underlying cutin synthesis, such as a controlled polymerization, still remain elusive. Suberin is a second polyester found in the extracellular matrix, most often synthesized in root tissues and during secondary growth. Similar to cutin, the function of suberin is to seal off the respective tissue to inhibit water loss and contribute to resistance to pathogen attack. Being the main constituent of cork, suberin is a plant polyester that has already been industrially exploited. Genetic engineering may be worth exploring in order to change the polyester properties for either different applications or to increase cork production in other species. Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are attractive polyesters of 3-hydroxyacids because of their properties as bioplastics and elastomers. Although PHAs are naturally found in a wide variety of bacteria, biotechnology has aimed at producing these polymers in plants as a source of cheap and renewable biodegradable plastics. Synthesis of PHA containing various monomers has been demonstrated in the cytosol, plastids, and peroxisomes of plants. Several biochemical pathways have been modified in order to achieve this, including the isoprenoid pathway, the fatty acid biosynthetic pathway, and the fatty acid β-oxidation pathway. PHA synthesis has been demonstrated in a number of plants, including monocots and dicots, and up to 40% PHA per gram dry weight has been demonstrated in Arabidopsis thaliana. Despite some successes, production of PHA in crop plants remains a challenging project. PHA synthesis at high level in vegetative tissues, such as leaves, is associated with chlorosis and reduced growth. The challenge for the future is to succeed in synthesis of PHA copolymers with a narrow range of monomer compositions, at levels that do not compromise plant productivity. This goal will undoubtedly require a deeper understanding of plant biochemical pathways and how carbon fluxes through these pathways can be manipulated, areas where plant "omics" can bring very valuable contributions.

Production of polyesters in transgenic plants.

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are bacterial polyesters having the properties of biodegradable thermoplastics and elastomers. Synthesis of PHAs has been demonstrated in transgenic plants. Both polyhydroxybutyrate and the co-polymer poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) have been synthesized in the plastids of Arabidopsis thaliana and Brassica napus. Furthermore, a range of medium-chain-length PHAs has also been produced in plant peroxisomes. Development of agricultural crops to produce PHA on a large scale and at low cost will be a challenging task requiring a coordinated and stable expression of several genes. Novel extraction methods designed to maximize the use of harvested plants for PHA, oil, carbohydrate, and feed production will be needed. In addition to their use as plastics, PHAs can also be used to modify fiber properties in plants such as cotton. Furthermore, PHA can be exploited as a novel tool to study the carbon flux through various metabolic pathways, such as the fatty acid beta-oxidation cycle.

Futile cycling of intermediates of fatty acid biosynthesis toward peroxisomal beta-oxidation in Saccharomyces cerevisiae.

The flux of fatty acids toward beta-oxidation was analyzed in Saccharomyces cerevisiae by monitoring polyhydroxyalkanoate synthesis in the peroxisome from the polymerization, by a bacterial polyhydroxyalkanoate synthase, of the beta-oxidation intermediates 3-hydroxyacyl-CoAs. Synthesis of polyhydroxyalkanoate was dependent on the beta-oxidation enzymes acyl-CoA oxidase and enoyl-CoA hydratase/3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase multifunctional protein, which are involved in generating 3-hydroxyacyl-CoAs, and on the peroxin PEX5, which is involved in the import of proteins into the peroxisome. In wild type cells grown in media containing fatty acids, the polyhydroxyalkanoate monomer composition was largely influenced by the nature of the external fatty acid, such that even-chain monomers are generated from oleic acid and odd-chain monomers are generated from heptadecenoic acid. In contrast, polyhydroxyalkanoate containing predominantly 3-hydroxyoctanoate, 3-hydroxydecanoate, and 3-hydroxydodecanoate was synthesized in a mutant deficient in the peroxisomal 3-ketothiolase (fox3 Delta 0) growing either on oleic acid or heptadecenoic acid as well as in wild type and fox3 Delta 0 mutants grown on glucose or raffinose, indicating that 3-hydroxyacyl-CoAs used for polyhydroxyalkanoate synthesis were generated from the degradation of intracellular short- and medium-chain fatty acids by the beta-oxidation cycle. Inhibition of fatty acid biosynthesis with cerulenin blocked the synthesis of polyhydroxyalkanoate from intracellular fatty acids but still enabled the use of extracellular fatty acids for polymer production. Mutants affected in the synthesis of lipoic acid showed normal polyhydroxyalkanoate synthesis capacity. Together, these results uncovered the existence of a substantial futile cycle whereby short- and medium-chain intermediates of the cytoplasmic fatty acid biosynthetic pathway are directed toward the peroxisomal beta-oxidation pathway.

Rapid identification of malaria vaccine candidates based on alpha-helical coiled coil protein motif.

To identify malaria antigens for vaccine development, we selected alpha-helical coiled coil domains of proteins predicted to be present in the parasite erythrocytic stage. The corresponding synthetic peptides are expected to mimic structurally "native" epitopes. Indeed the 95 chemically synthesized peptides were all specifically recognized by human immune sera, though at various prevalence. Peptide specific antibodies were obtained both by affinity-purification from malaria immune sera and by immunization of mice. These antibodies did not show significant cross reactions, i.e., they were specific for the original peptide, reacted with native parasite proteins in infected erythrocytes and several were active in inhibiting in vitro parasite growth. Circular dichroism studies indicated that the selected peptides assumed partial or high alpha-helical content. Thus, we demonstrate that the bioinformatics/chemical synthesis approach described here can lead to the rapid identification of molecules which target biologically active antibodies, thus identifying suitable vaccine candidates. This strategy can be, in principle, extended to vaccine discovery in a wide range of other pathogens.

Reversible major histocompatibility complex I-peptide multimers containing Ni(2+)-nitrilotriacetic acid peptides and histidine tags improve analysis and sorting of CD8(+) T cells.

MHC-peptide multimers containing biotinylated MHC-peptide complexes bound to phycoerythrin (PE) streptavidin (SA) are widely used for analyzing and sorting antigen-specific T cells. Here we describe alternative T cell-staining reagents that are superior to conventional reagents. They are built on reversible chelate complexes of Ni(2+)-nitrilotriacetic acid (NTA) with oligohistidines. We synthesized biotinylated linear mono-, di-, and tetra-NTA compounds using conventional solid phase peptide chemistry and studied their interaction with HLA-A*0201-peptide complexes containing a His(6), His(12), or 2×His(6) tag by surface plasmon resonance on SA-coated sensor chips and equilibrium dialysis. The binding avidity increased in the order His(6) < His(12) < 2×His(6) and NTA(1) < NTA(2) < NTA(4), respectively, depending on the configuration of the NTA moieties and increased to picomolar K(D) for the combination of a 2×His(6) tag and a 2×Ni(2+)-NTA(2). We demonstrate that HLA-A2-2×His(6)-peptide multimers containing either Ni(2+)-NTA(4)-biotin and PE-SA- or PE-NTA(4)-stained influenza and Melan A-specific CD8+ T cells equal or better than conventional multimers. Although these complexes were highly stable, they very rapidly dissociated in the presence of imidazole, which allowed sorting of bona fide antigen-specific CD8+ T cells without inducing T cell death as well as assessment of HLA-A2-peptide monomer dissociation kinetics on CD8+ T cells.

Développement d'un outil de gestion graduée des risques spécifique au cas des nanomatériaux : rapport d'appui scientifique et technique

L' évaluation quantitative des dangers et des expositions aux nanomatériaux se heurte à de nombreuses incertitudes qui ne seront levées qu'à mesure de la progression des connaissances scientifiques de leurs propriétés. L' une des conséquences de ces incertitudes est que les valeurs limites d'exposition professionnelle définies actuellement pour les poussières ne sont pas nécessairement pertinentes aux nanomatériaux. En l'absence de référentiel quantitatif et, à la demande de la DGS pour éclairer les réflexions de l' AFNOR et de l'ISO sur le sujet, une démarche de gestion graduée des risques (control banding) a été élaborée au sein de l' Anses. Ce développement a été réalisé à l'aide d'un groupe d'experts rapporteurs rattaché au Comité d'experts spécialisés évaluation des risques liés aux agents physiques, aux nouvelles technologies et aux grands aménagements. La mise en oeuvre de la démarche de gestion graduée des risques proposée repose sur quatre grandes étapes: 1. Le recueil des informations. Cette étape consiste à réunir les informations disponibles sur les dangers du nanomatériau manufacturé considéré ; ainsi que sur l'exposition potentielle des personnes aux postes de travail (observation sur le terrain, mesures, etc.). 2. L'attribution d'une bande de danger. Le danger potentiel du nanomatériau manufacturé présent, qu'il soit brut où incorporé dans une matrice (liquide ou solide) est évalué dans cette étape. La bande danger attribuée tient compte de la dangerosité du produit bulk ou de sa substance analogue à l'échelle non-nanométrique, de la bio-persistance du matériau (pour les matériaux fibreux), de sa solubilité et de son éventuelle réactivité. 3. Attribution d'une bande d'exposition. La bande d'exposition du nanomatériau manufacturé considéré ou du produit en contenant est définie par le niveau de potentiel d'émission du produit. Elle tient compte de sa forme physique (solide, liquide, poudre aérosol), de sa pulvérulence et de sa volatilité. Le nombre de travailleurs, la fréquence, la durée d'exposition ainsi que la quantité mise en oeuvre ne sont pas pris en compte, contrairement à une évaluation classique des risques chimiques. 4. Obtention d'une bande de maîtrise des risques. Le croisement des bandes de dangers et d'exposition préalablement attribuées permet de défi nir le niveau de maîtrise du risque. Il fait correspondre les moyens techniques et organisationnels à mettre en oeuvre pour maintenir le risque au niveau le plus faible possible. Un plan d'action est ensuite défi ni pour garantir l'effi cacité de la prévention recommandée par le niveau de maîtrise déterminé. Il tient compte des mesures de prévention déjà existantes et les renforce si nécessaire. Si les mesures indiquées par le niveau de maîtrise de risque ne sont pas réalisables, par exemple, pour des raisons techniques ou budgétaires, une évaluation de risque approfondie devra être réalisée par un expert. La gestion graduée des risques est une méthode alternative pour réaliser une évaluation qualitative de risques et mettre en place des moyens de prévention sans recourir à une évaluation quantitative des risques. Son utilisation semble particulièrement adaptée au contexte des nanomatériaux manufacturés, pour lequel les choix de valeurs de référence (Valeurs limites d'exposition en milieu professionnel) et des techniques de mesurage appropriées souffrent d'une grande incertitude. La démarche proposée repose sur des critères simples, accessibles dans la littérature scientifi que ou via les données techniques relatives aux produits utilisés. Pour autant, sa mise en oeuvre requiert des compétences minimales dans les domaines de la prévention des risques chimiques (chimie, toxicologie, etc.), des nanosciences et des nanotechnologies.

Etude des effets du monoxyde d'azote (NO) sur le métabolisme des acides gras libres à partir d'un modèle de souris invalidée pour le gène de la NO synthase endothéliale

RESUME GENERAL Au cours de ces dernières années, le monoxyde d'azote (NO) produit par une famille d'enzymes, les NO synthases (NOS), est apparu comme un effecteur central dans la régulation du système cardiovasculaire et du métabolisme énergétique. Chez l'homme, un défaut de production du NO est associé à des maladies cardiovasculaires et métaboliques comme la résistance à l'insuline ou le diabète de type 2. Ces pathologies se retrouvent chez les souris invalidées pour la NO synthase endothéliale (eN0S-/-) qui présentent non seulement une hypertension mais également une résistance à l'insuline et une dyslipidémie (augmentation des triglycérides et des acides gras libres). Ces anomalies sont étroitement associées et impliquées dans le développement du diabète de type 2. Dans cette étude, nous avons essayé de déterminer à partir du modèle de souris eN0S-/-, l'influence de la eNOS et de son produit, le NO, sur la régulation du métabolisme lipidique intracellulaire. Ainsi, nous avons montré que cette enzyme et le NO régulent directement l'activité β-oxydative des mitochondries isolées du muscle squelettique, du muscle cardiaque et du tissu adipeux blanc. Par ailleurs, dans le muscle de ces souris, le contenu des mitochondries et l'expression des gènes impliqués dans leur biogénèse sont diminués, ce qui suggère que la eNOS et/ou le NO contrôlent également la synthèse de ces organelles. Les mitochondries, via la β-oxydation, sont impliquées dans la production d'énergie à partir des acides gras libres. Dans notre modèle animal, la diminution de la β-oxydation dans le muscle, s'accompagne d'une accumulation des triglycérides intramyocellulaires. Cette accumulation prédispose fortement au développement de la résistance à l'insuline. Les anomalies du métabolisme β-oxydatif favorisent donc probablement l'apparition de la dyslipidémie et le développement de la résistance à l'insuline observées chez les souris eN0S-/-. Cette hypothèse est soutenue par différentes études effectuées chez l'homme et l'animal qui suggèrent qu'une dysfonction mitochondriale peut être à l'origine de la résistance à l'insuline. Ces données récentes et les résultats de ce travail apportent un regard nouveau sur le rôle du NO dans le développement des maladies métaboliques que sont la résistance à l'insuline, le diabète de type 2 et l'obésité. Elles placent aux centres de ces mécanismes une organelle, la mitochondrie, située au carrefour des métabolismes glucidiques et lipidiques. SUMMARY Over the last years, nitric oxide (NO), synthesized by a family of enzymes, the NO synthases, has become a central regulator of the cardiovascular system and energy metabolism. In humans, defective NO production is found in cardiovascular and metabolic diseases such as insulin resistance or type 2 diabetes mellitus. These alterations are also found in knockout mice for the endothelial nitric oxide synthase (eN0S-/-), which are not only hypertensive but also display insulin resistance and dyslipidemia (with increased triglyceride and free fatty acid levels). These pathologic features are tightly linked and involved in the pathogenesis of type 2 DM. In this study, using eN0S-/- mice, we determined the role played by this enzyme and its product, NO, on intracellular lipid metabolism. We show that eNOS and NO directly regulate β-oxidation in mitochondria isolated from skeletal and cardiac muscle as well as white adipose tissue. Furthermore, in the skeletal muscle of these mice, the mitochondrial content and the expression of genes involved in mitochondrial biogenesis are decreased, suggesting that eNOS and/or NO also regulate the synthesis of this intracellular organelle. Mitochondria, through β-oxidation, play a role in energy production from free fatty acids. In our animal model, decreased β-oxidation in skeletal muscle is associated with accumulation of intramyocellular lipids. This increased lipid content plays an important role in the pathogenesis of insulin resistance. Defective β-oxidation, therefore, probably favours the development of insulin resistance and dyslipidemia as seen in these animals. This hypothesis is strengthened by studies in humans and animals indicating that mitochondrial dysfunction is associated with insulin resistance. These recent data and the results of this work provide evidence for a role of NO in the development of metabolic diseases such as insulin resistance or type diabetes mellitus. They put as a central player, an organelle, the mitochondria, which lies at the crossway of carbohydrate and lipid metabolism. RESUME DIDACTIQUE Le maintien des fonctions vitales et l'accomplissement d'une activité physique nécessitent, chez l'homme, un apport quotidien d'énergie. Cette énergie est présente, dans l'alimentation, principalement sous forme de graisses (lipides) ou de sucres. La production d'énergie s'effectue en majorité dans le muscle au niveau d'une organelle particulière, la mitochondrie. La régulation du métabolisme énergétique fait intervenir de nombreux facteurs de régulation dont l'un des plus connu est l'insuline. De nombreuses maladies comme le diabète de type 2, l'obésité ou le syndrome métabolique découlent de la dérégulation du métabolisme énergétique. Un mécanisme particulier, la résistance à l'insuline, qui se caractérise par un défaut d'action de l'insuline au niveau de ses tissus cibles (foie, muscle...) est souvent impliqué dans le développement de ces pathologies. L'étude de ces anomalies métaboliques nécessite l'utilisation de modèles, notamment animaux, qui ont la particularité de reproduire partiellement un état pathologique caractéristique de certaines maladies humaines. Dans ce travail, nous avons utilisé un modèle de souris dont la particularité est de ne pas exprimer une enzyme, la monoxyde d'azote (NO) synthase endothéliale (eNOS), responsable de la synthèse d'un gaz, le NO. Ces souris présentent une hypertension artérielle, des anomalies du métabolisme des lipides et une résistance à l'insuline. Or, de récents travaux effectués chez l'homme montrent que des individus insulino-résistants ou diabétiques de type 2 ont une diminution de la production de NO. Lors de nos investigations, nous avons démontré que la quantité et la capacité des mitochondries à utiliser les lipides comme substrat énergétique est diminuée dans les muscles des souris eN0S-/-. Par ailleurs, ces deux anomalies sont associées dans ce tissu à une accumulation des lipides. De façon très intéressante, ce phénomène est décrit dans de nombreuses études effectuées chez l'homme et l'animal comme favorisant le développement de la résistance à l'insuline. Les résultats de ce travail suggèrent donc que la eNOS et/ou le NO joue un rôle important dans l'activité et la synthèse des mitochondries. Le NO pourrait donc constituer une cible thérapeutique dans le traitement des maladies métaboliques.

Carboxyl terminus structural requirements for glycosyl-phosphatidylinositol anchor addition to cell surface proteins.

Glycosyl phosphatidylinositol (GPI)-anchored proteins contain in their COOH-terminal region a peptide segment that is thought to direct glycolipid addition. This signal has been shown to require a pair of small amino acids positioned 10-12 residues upstream of an hydrophobic C-terminal domain. We analysed the contribution of the region separating the anchor acceptor site and the C-terminal hydrophobic segment by introducing amino acid deletions and substitutions in the spacer element of the GPI-anchored Thy-1 glycoprotein. Deletions of 7 amino acids in this region, as well as the introduction of 2 charged residues, prevented the glycolipid addition to Thy-1, suggesting that the length and the primary sequence of the spacer domain are important determinants in the signal directing GPI anchor transfer onto a newly synthesized polypeptide. Furthermore, we tested these rules by creating a truncated form of the normally transmembranous Herpes simplex virus I glycoprotein D (gDI) and demonstrating that when its C-terminal region displays all the features of a GPI-anchored protein, it is able to direct glycolipid addition onto another cell surface molecule.

Respiratory nitric oxide and pulmonary artery pressure in children of aymara and European ancestry at high altitude.

Invasive studies suggest that healthy children living at high altitude display pulmonary hypertension, but the data to support this assumption are sparse. Nitric oxide (NO) synthesized by the respiratory epithelium regulates pulmonary artery pressure, and its synthesis was reported to be increased in Aymara high-altitude dwellers. We hypothesized that pulmonary artery pressure will be lower in Aymara children than in children of European ancestry at high altitude, and that this will be related to increased respiratory NO. We therefore compared pulmonary artery pressure and exhaled NO (a marker of respiratory epithelial NO synthesis) between large groups of healthy children of Aymara (n = 200; mean +/- SD age, 9.5 +/- 3.6 years) and European ancestry (n = 77) living at high altitude (3,600 to 4,000 m). We also studied a group of European children (n = 29) living at low altitude. The systolic right ventricular to right atrial pressure gradient in the Aymara children was normal, even though significantly higher than the gradient measured in European children at low altitude (22.5 +/- 6.1 mm Hg vs 17.7 +/- 3.1 mm Hg, p < 0.001). In children of European ancestry studied at high altitude, the pressure gradient was 33% higher than in the Aymara children (30.0 +/- 5.3 mm Hg vs 22.5 +/- 6.1 mm Hg, p < 0.0001). In contrast to what was expected, exhaled NO tended to be lower in Aymara children than in European children living at the same altitude (12.4 +/- 8.8 parts per billion [ppb] vs 16.1 +/- 11.1 ppb, p = 0.06) and was not related to pulmonary artery pressure in either group. Aymara children are protected from hypoxic pulmonary hypertension at high altitude. This protection does not appear to be related to increased respiratory NO synthesis.

The human estrogen receptor can regulate exogenous but not endogenous vitellogenin gene promoters in a Xenopus cell line.

Transfection of a human estrogen receptor cDNA expression vector (HEO) into cultured Xenopus kidney cells confers estrogen responsiveness to the recipient cells as demonstrated by the hormone dependent expression of co-transfected Xenopus vitellogenin-CAT chimeric genes. The estrogen stimulation of these vit-CAT genes is dependent upon the presence of the vitellogenin estrogen responsive element (ERE) in their 5' flanking region. Thus, functional human estrogen receptor (hER) can be synthesized in heterologous lower vertebrate cells and can act as a trans-acting regulatory factor that is necessary, together with estradiol, for the induction of the vit-CAT constructs in these cells. In addition, vitellogenin minigenes co-transfected with the HEO expression vector also respond to hormonal stimulation. Their induction is not higher than that of the vit-CAT chimeric genes. It suggests that in the Xenopus kidney cell line B 3.2, the structural parts of the vitellogenin minigenes do not play a role in the induction process. Furthermore, no stabilizing effect of estrogen on vitellogenin mRNA is observed in these cells. In contrast to the transfected genes, the endogenous chromosomal vitellogenin genes remain silent, demonstrating that in spite of the presence of the hER and the hormone, the conditions necessary for their activation are not fulfilled.

Application de nanoparticules luminescentes pour la detection de traces papillaires

Après avoir situé le contexte de la recherche et défini les enjeux principaux du travail, différents types de nanoparticules, ainsi que leurs principales caractéristiques, sont parcourues. L'élaboration de critères de sélection ayant permis de déterminer les types de nanoparticules potentiellement adaptés à !a détection de traces papillaires, l'étude s'est alors focalisée sur deux familles de composés: les quantum dots et les nanoparticules d'oxyde de silicium. Deux types de quantum dots ont été synthétisés : le tellurure de cadmium et le sulfure de zinc). Ils n'ont toutefois pas permis la détection de traces papillaires réalistes. En effet, seules des traces fraîches et enrichies en sécrétions ont pu être mises en évidence. Toutefois, des résultats ont été obtenus avec les deux types de quantum dots pour la détection de traces papillaires sanglantes. Après optimisation, les techniques rivalisent avec les méthodes couramment appliquées en routine. Cependant, l'interaction se produisant entre les traces et les nanoparticules n'a pas pu être déterminé. Les nanoparticules d'oxyde de silicium ont dès lors été appliquées dans le but de comprendre plus en détails les interactions avec les traces papillaires. Ces nanoparticules ont l'avantage d'offrir un très bon contrôle de surface, permettant ainsi une étude détaillée des phénomènes en jeu. Des propriétés de surface variables ont dès lors été obtenues en greffant diverses molécules à la surface des nanoparticules d'oxyde de silicium. Après avoir exploré différentes hypothèses d'interaction, il a pu être déterminé qu'une réaction chimique se produit lors qu'un groupement de type carboxyle est présent à la surface des particules. Ce groupement réagit avec les fonctions amines primaires des sécrétions. L'interaction chimique a ensuite pu être renforcée par l'utilisation d'un catalyseur, permettant d'accélérer la réaction. Dans la dernière partie du travail, les nanoparticules d'oxyde de silicium ont été comparées à une technique utilisée en routine, la fumigation de cyanoacrylate. Bien que des études plus approfondies soient nécessaires, il s'avère que l'application de nanoparticules d'oxyde de silicium permet une détection de très bonne qualité, moins dépendante du donneur que les techniques courantes. Ces résultats sont prometteurs en vue du développement d'une technique possédant une sensibilité et une sélectivité accrue. - Having situated the background of research and identified key issues of work, different types of nanoparticles and their main features are reviewed. The development of selection criteria lead to the identification of nanoparticles types potentially suitable for fingermarks detection. The study focused then On two families of compounds: quantum dots and silicon oxide nanoparticles. Two types of quantum dots were synthesized and characterised: cadmium telluride and zinc sulphide. Unfortunally, they did not allow the detection realistic fingermarks. Indeed, only fresh and groomed fingermarks have been detected. However, results have been obtained with both types of quantum dots for the detection of fingermarks in blood. After optimization procedures, the quantum dots based teshniques compete with the methods currently used in routine. However, the interaction occurring between fingermarks and nanoparticles could not be determined. Silicon oxide nanoparticles have therefore been applied in order to understand in detail the interactions With fingermarks. These nanoparticles have the advantage of providing a very good surface control, allowing am in-depth study of the phenomena involved. Versatile surface properties were therefore obtained by grafting various molecules on the surface of silicon oxide nanoparticles. Different hypotheses were investigated and it was determined that a chemical reaction occurred between the surface functionalised nanoparticles and the fingermark residues. The carboxyl groups on the surface of the particles react with primary amines of the secretions. Therefore, this interaction was improved by the use of a catalyst. In the last part of the work, silicon oxide nanoparticles were compared to a routinely used technique: cyanocrylate fuming. Although further studies are still needed, it appears that the application of silicon oxide nanoparticles allows fingermark detection of very good quality, with a lowered donor dependency. These results are promising for the development of techniques with greater sensitivity and selectivity.

Genomic roles of the HCF transcriptional regulator in "Drosophila"

Abstract : Transcriptional regulation is the result of a combination of positive and negative effectors, such as transcription factors, cofactors and chromatin modifiers. During my thesis project I studied chromatin association, and transcriptional and cell cycle regulatory functions of dHCF, the Drosophila homologue of the human protein HCF-1 (host cell factor-1). The human and Drosophila HCF proteins are synthesized as large polypeptides that are cleaved into two subunits (HCFN and HCFC), which remain associated with one another by non covalent interactions. Studies in mammalian cells over the past 20 years have been devoted to understanding the cellular functions of HCF-1 and have revealed that it is a key regulator of transcription and cell cycle regulation. In human cells, HCF-1 interacts with the histone methyltransferase Set1/Ash2 and MLL/Ash2 complexes and the histone deacetylase Sin3 complex, which are involved in transcriptional activation and repression, respectively. HCF-1 is also recruited to promoters to regulate G1 -to-S phase progression during the cell cycle by the activator transcription factors E2F1 and E2F3, and by the repressor transcription factor E2F4. HCF-1 protein structure and these interactions between HCP-1 and E2F transcriptional regulator proteins are also conserved in Drosophila. In this doctoral thesis, I use proliferating Drosophila SL2 cells to study both the genomic-binding sites of dHCF, using a combination of chromatin immunoprecipitation and ultra high throughput sequencing (ChIP-seq) analysis, and dHCF regulated genes, employing RNAi and microarray expression analysis. I show that dHCF is bound to over 7500 chromosomal sites in proliferating SL2 cells, and is located at +-200 bp relative to the transcriptional start sites of about 30% of Drosophila genes. There is also a direct relationship between dHCF promoter association and promoter- associated transcriptional activity. Thus, dHCF binding levels at promoters correlated directly with transcriptional activity. In contrast, expression studies showed that dHCF appears to be involved in both transcriptional activation and repression. Analysis of dHCF-binding sites identified nine dHCF-associated motifs, four of them linked dHCF to (i) two insulator proteins, GAGA and BEAF, (ii) the E-box motif, and (iii) a degenerated TATA-box. The dHCF-associated motifs allowed the organization of the dHCF-bound genes into five biological processes: differentiation, cell cycle and gene expression, regulation of endocytosis, and cellular localization. I further show that different mechanisms regulate dHCF association with chromatin. Despite that after dHCF cleavage the dHCFN and dHCFC subunits remain associated, the two subunits showed different affinities for chromatin and differential binding to a set of tested promoters, suggesting that dHCF could target specific promoters through each of the two subunits. Moreover, in addition to the interaction between dHCF and E2F transcription factors, the dHCF binding pattern is correlated with dE2F2 genomic 4 distribution. I show that dE2F factors are necessary for recruitment of dHCF to the promoter of a set of dHCF regulated genes. Therefore dHCF, as in mammals, is involved in regulation of G1 to S phase progression in collaboration with the dE2Fs transcription factors. In addition, gene expression arrays reveal that dHCF could indirectly regulate cell cycle progression by promoting expression of genes involved in gene expression and protein synthesis, and inhibiting expression of genes involved in cell-cell adhesion. Therefore, dHCF is an evolutionary conserved protein, which binds to many specific sites of the Drosophila genome via interaction with DNA of chromatin-binding proteins to regulate the expression of genes involved in many different cellular functions. Résumé : La regulation de la transcription est le résultat des effets positifs et négatifs des facteurs de transcription, cofacteurs et protéines effectrices qui modifient la chromatine. Pendant mon projet de thèse, j'ai étudié l'association a la chromatine, ainsi que la régulation de la transcription et du cycle cellulaire par dHCF, l'homologue chez la drosophile de la protéine humaine HCF-1 (host cell factor-1). Chez 1'humain et la V drosophile, les deux protéines HCF sont synthétisées sous la forme d'un long polypeptide, qui est ensuite coupé en deux sous-unités au centre de la protéine. Les deux sous-unités restent associées ensemble grâce a des interactions non-covalentes. Des études réalisées pendant les 20 dernières années ont permit d'établir que HCF-l et un facteur clé dans la régulation de la transcription et du cycle cellulaire. Dans les cellules humaines, HCF-1 active et réprime la transcription en interagissant avec des complexes de protéines qui activent la transcription en méthylant les histones (HMT), comme par Set1/Ash2 et MLL/Ash2, et d'autres complexes qui répriment la transcription et sont responsables de la déacétylation des histones (HDAC) comme la protéine Sin3. HCF-l est aussi recruté aux promoteurs par les activateurs de la transcription E2F l et E2F3a, et par le répresseur de la transcription E2F4 pour réguler la transition entre les phases G1 et S du cycle cellulaire. La structure de HCF-1 et les interactions entre HCF-l et les régulateurs de la transcription sont conservées chez la drosophile. Pendant ma these j'ai utilisé les cellules de la drosophile, SL2 en culture, pour étudier les endroits de liaisons de HCF-l à la chromatine, grâce a immunoprecipitation de la chromatine et du séquençage de l'ADN massif ainsi que les gènes régulés par dHCF 3 grâce a la technique de RNAi et des microarrays. Mes résultats on montré que dHCF se lie à environ 7565 endroits, et estimé a 1200 paire de bases autour des sites d'initiation de la transcription de 30% des gènes de la drosophile. J 'ai observe une relation entre dHCF et le niveau de la transcription. En effet, le niveau de liaison dHCF au promoteur corrèle avec l'activité de la transcription. Cependant, mes études d'expression ont montré que dHCF est implique dans le processus d'activation et mais aussi de répression de la transcription. L'analyse des séquences d'ADN liées par dHCF a révèle neuf motifs, quatre de ces motifs ont permis d'associer dl-ICF a deux protéines isolatrices GAGA et BEAF, au motif pour les E-boxes et a une TATA-box dégénérée. Les neuf motifs associes à dHCF ont permis d'associer les gènes lies par dHCF au promoteur a cinq processus biologiques: différentiation, cycle cellulaire, expression de gènes, régulation de l'endocytosis et la localisation cellulaire, J 'ai aussi montré qu'il y a plusieurs mécanismes qui régulent l'association de dHCF a la chromatine, malgré qu'après clivage, les deux sous-unites dHCFN and dHCFC, restent associées, elles montrent différentes affinités pour la chromatine et lient différemment un group de promoteurs, les résultats suggèrent que dHCF peut se lier aux promoteurs en utilisant chacune de ses sous-unitées. En plus de l'association de dHCF avec les facteurs de transcription dE2F s, la distribution de dHCF sur le génome corrèle avec celle du facteur de transcription dE2F2. J'ai aussi montré que les dE2Fs sont nécessaires pour le recrutement de dHCF aux promoteurs d'un sous-groupe de gènes régules par dHCF. Mes résultats ont aussi montré que chez la drosophile comme chez les humains, dl-ICF est implique dans la régulation de la progression de la phase G1 a la phase S du cycle cellulaire en collaboration avec dE2Fs. D'ailleurs, les arrays d'expression ont suggéré que dHCF pourrait réguler le cycle cellulaire de façon indirecte en activant l'expression de gènes impliqués dans l'expression génique et la synthèse de protéines, et en inhibant l'expression de gènes impliqués dans l'adhésion cellulaire. En conclusion, dHCF est une protéine, conservée dans l'évolution, qui se lie spécifiquement a beaucoup d'endroits du génome de Drosophile, grâce à l'interaction avec d'autres protéines, pour réguler l'expression des gènes impliqués dans plusieurs fonctions cellulaires.

Effects of polymer-coated multi-wall carbon nanotubes on mouse RAW 264.7 macrophages

Surface characteristics (area, chemical reactivity) play an important role in cell response to nanomaterials. The aim of this study was to evaluate the oxidative and inflammatory effects of multi−wall carbon nanotubes (MWCNT) uncoated (P0) or coated with carboxylic polyacid or polystyrene polybutadiene polymetacrylate of methyl polymers (P1 and P2 respectively) on murine macrophages (RAW 264.7 cell line). Carbon black nanoparticles (CB, diameter 95 nm) and crocidolite fibers (diameter: 80 nm, length: < 10 μm) were used as controls. Surface functional groups present on MWCNTs were analyzed by Knudsen flow reactor. The amount of acidic sites was P1> P0> P2, for basic sites was P0> P1>> P2 and for oxidizable sites was P0> P2> P1. In contact with cells, P2 formed smaller aggregates than P0 and P1, which were of similar size. Optical microscopy showed the formation of vacuoles after exposure only to P0, P1 and crocidolite. Incubation of cells with P0, P1 and crocidolite fibers induced a significant and similar decrease in metabolic activity, whereas P2 and CB had no effect. Cell number and membrane permeability were unmodified by incubation with the different particles. Incubation of macrophages with P0, P1 and crocidolite induced a dose− and time−dependent increase in mRNA expression of oxidative stress marker (HO−1, GPX1) and inflammatory mediators (TNF−a, MIP−2). No such responses were observed with P2 and CB. In conclusion, MWCNT coated with a carboxylic polyacid polymer exerted similar oxidative and inflammatory effects to uncoated MWCNT. By contrast, no such effects were observed with MWCNT coated with a polystyrene−based polymer. This kind of coating could be useful to decrease MWCNT toxicity.

Alzheimer disease: curly fibers and tangles in organs other than brain.

The filamentous brain lesions that define Alzheimer disease (AD) consist of senile plaques and neurofibrillary tangles. Undulated pathological filaments--curly fibers or neuropil threads--also occur in the neuropil. Beta-amyloid precursor proteins are synthesized by many cells outside the central nervous system and recently, deposition of beta-amyloid-protein was reported to occur in non-neuronal tissues. In addition, increasing data claim the importance of chronic inflammation in the pathogenesis of AD. These observations suggest that AD may be a widespread systemic disorder. Here we report that pathological argyrophilic filaments with histochemical properties of amyloid showing striking morphological similarity to curly fibers and/or tangles accumulate not only in ependymal layer and in epithelial cells of choroid plexus, but also in several other organs (e.g. liver, pancreas, ovary, testis, thyroid) in AD. The ependyma, choroid plexus, and various organs of 39 autopsy cases were analyzed. In search of curly fiber and tangle-like changes in organs other than brain, 395 blocks from 21 different tissues of 24 AD cases, 5 cases with discrete or moderate AD-type changes, and 10 control cases were investigated. We found in non-neuronal cells "curly fibers" or "tangles" immunoreactive with antibodies to P component, Tau-protein, ubiquitin, fibronectin, and Apolipoprotein-E, but lacking immunoreactivity with antibodies to neurofilament proteins. Ultrastructurally they consist of densely packed straight and paired helical filaments and closely resemble neurofibrillary tangles and neuropil threads. These observations indicate that the formation of "curly fibers" and "tangles" is not unique to the central nervous system. The results suggest that AD might be a systemic disorder or that similar fibrillary changes to tangles and curly fibers may also be associated with other amyloidosis than beta-amyloidosis. Further investigations are necessary to understand the pathogenetic interest of these fibrillary changes outside the CNS.