Cdc42 explores the cell periphery for mate selection in fission yeast.

How cells polarize in response to external cues is a fundamental biological problem. For mating, yeast cells orient growth toward the source of a pheromone gradient produced by cells of the opposite mating type. Polarized growth depends on the small GTPase Cdc42, a central eukaryotic polarity regulator that controls signaling, cytoskeleton polarization, and vesicle trafficking. However, the mechanisms of polarity establishment and mate selection in complex cellular environments are poorly understood. Here we show that, in fission yeast, low-level pheromone signaling promotes a novel polarization state, where active Cdc42, its GEF Scd1, and scaffold Scd2 form colocalizing dynamic zones that sample the periphery of the cell. Two direct Cdc42 effectors--actin cables marked by myosin V Myo52 and the exocyst complex labeled by Sec6 and Sec8--also dynamically colocalize with active Cdc42. However, these cells do not grow due to a block in the exocytosis of cell wall synthases Bgs1 and Bgs4. High-level pheromone stabilizes active Cdc42 zones and promotes cell wall synthase exocytosis and polarized growth. However, in the absence of prior low-level pheromone signaling, exploration fails, and cells polarize growth at cell poles by default. Consequently, these cells show altered partner choice, mating preferentially with sister rather than nonsister cells. Thus, Cdc42 exploration serves to orient growth for partner selection. This process may also promote genetic diversification.

Le mythe de la chute de Satan et la question du milieu d'origine de la Vie d'Adam et Ève

(Résumé de l'ouvrage) This collection of studies in honor of François Bovon highlights the rich diversity found within early expressions of Christianity as evidenced in ancient texts, traditions, symbols, and motifs. Old labels like 'apocrypha' or 'heresy' that for centuries have suppressed much of this evidence are removed, previous assumptions are questioned, and the old data are examined afresh along with the latest discoveries. The studies fall into six areas: ancient gospels, acts, early Christian movements, ancient interpretations, art, and manuscripts. Contributors include James Robinson, Helmut Koester, Harold Attridge, Karen King, and Jean-Daniel Kaestli.

The Tea4-PP1 landmark promotes local growth by dual Cdc42 GEF recruitment and GAP exclusion.

Cell polarization relies on small GTPases, such as Cdc42, which can break symmetry through self-organizing principles, and landmarks that define the axis of polarity. In fission yeast, microtubules deliver the Tea1-Tea4 complex to mark cell poles for growth, but how this complex activates Cdc42 is unknown. Here, we show that ectopic targeting of Tea4 to cell sides promotes the local activation of Cdc42 and cell growth. This activity requires that Tea4 binds the type I phosphatase (PP1) catalytic subunit Dis2 or Sds21, and ectopic targeting of either catalytic subunit is similarly instructive for growth. The Cdc42 guanine-nucleotide-exchange factor Gef1 and the GTPase-activating protein Rga4 are required for Tea4-PP1-dependent ectopic growth. Gef1 is recruited to ectopic Tea4 and Dis2 locations to promote Cdc42 activation. By contrast, Rga4 is locally excluded by Tea4, and its forced colocalization with Tea4 blocks ectopic growth, indicating that Rga4 must be present, but at sites distinct from Tea4. Thus, a Tea4-PP1 landmark promotes local Cdc42 activation and growth both through Cdc42 GEF recruitment and by creating a local trough in a Cdc42 GAP.

NSAIDs inhibit alpha V beta 3 integrin-mediated and Cdc42/Rac-dependent endothelial-cell spreading, migration and angiogenesis.

Cyclooxygenase-2 (COX-2), a key enzyme in arachidonic acid metabolism, is overexpressed in many cancers. Inhibition of COX-2 by nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) reduces the risk of cancer development in humans and suppresses tumor growth in animal models. The anti-cancer effect of NSAIDs seems to involve suppression of tumor angiogenesis, but the underlying mechanism is not completely understood. Integrin alpha V beta 3 is an adhesion receptor critically involved in mediating tumor angiogenesis. Here we show that inhibition of endothelial-cell COX-2 by NSAIDs suppresses alpha V beta 3-dependent activation of the small GTPases Cdc42 and Rac, resulting in inhibition of endothelial-cell spreading and migration in vitro and suppression of fibroblast growth factor-2-induced angiogenesis in vivo. These results establish a novel functional link between COX-2, integrin alpha V beta 3 and Cdc42-/Rac-dependent endothelial-cell migration. Moreover, they provide a rationale to the understanding of the anti-angiogenic activity of NSAIDs.

Linking microtubules to the activation of CDC42 in fission yeast

Cell polarity is an essential property of most cell types and relies on a dynamic cytoskeleton of actin filaments and microtubules. In rod-shaped S. pombe cells microtubules are organized along the length of the cell and transport polarity factors to cell tips to regulate cell polarity. An important cell polarity factor is the protein Tea4, which is responsible for correct cell morphogenesis and bipolar growth. During my research I confirmed the known transport mechanism of Tea4 and I also showed alternative localization and anchoring mechanisms at the cell ends. Tea4 contains a conserved SH3 domain, the function of which was unknown and my results show that the SH3 domain of Tea4 is essential for Tea4 function in vivo. First, cells with tea4SH3 mutations show aberrant cell shapes and monopolar growth patterns similar to tea4A and in addition SH3 domain is important for proper localization of multiple cell polarity proteins. Second, I showed that Tea4 associates with Type 1 Phosphatase Dis2 through both its SH3 domain and an RVxF motif. Tea4 also binds the DYRK kinase Pomi through its SH3 domain. In addition Tea4 is proposed to promote the local dephosphorylation of Pomi by Dis2 to induce the formation of a cortical gradient from cell ends essential for cell size homeostasis. Polarized growth is also controlled by cell tip-localized Cdc42. This Rho- family GTPase is activated by the Guanine Exchange Factors Gef1 and Scd1 and inactivated by the Rho GTPase Activating Protein Rga4. In this study, I investigated the mechanisms of how Tea4 promotes Cdc42 activation. My work suggests that Tea4 promotes the local exclusion of Rga4, which in turn allows the accumulation of active Cdc42, which may result in growth. Exclusion of Rga4 by Tea4 is likely to be mediated by Dis2-dependent dephosphorylation. These results suggest a molecular pathway that links the microtubule- associated factor Tea4 with Cdc42 to promote cell polarization and morphogenesis. - La polarité cellulaire est une propriété essentielle de la plupart des types cellulaires et s'appuie sur une dynamique des cytosquelettes d'actine et de microtubules. Dans les cellules en forme de bâtonnet de S. pombe les microtubules sont alignés selon l'axe longitudinal de la cellule et les facteurs de polarité transportés aux extrémité cellulaires afin de réguler la polarité cellulaire. Un facteur important de polarité cellulaire est la protéine Tea4, qui est responsable de la morphogenèse des cellules et leur croissance bipolaire. Au cours de mes recherches, j'ai confirmé les mécanismes connus de transport de Tea4 et j'ai aussi mis en évidence d'autres mechanismes de localisation et d'ancrage de Tea4 aux extrémités cellulaires. Tea4 contient un domaine SH3 conservé, dont la fonction était inconnue et mes résultats montrent que le domaine SH3 est essentiel pour la fonction de Tea4 in vivo. Tout d'abord, les cellules avec des mutations tea4sm ont des formes aberrantes et leur croissance est monopolaire de manière similaire au mutant tea4A. De plus ce domaine SH3 est important pour la localisation correcte de plusieurs protéines de polarité cellulaire. Deuxièmement, j'ai montré que Tea4 s'associe avec la Phosphatase de Type-1 Dis2 par son domaine SH3 et un motif RVxF. Tea4 se lie également la kinase DYRK Pomi par son domaine SH3. De plus, Tea4 pourrait favoriser la déphosphorylation locale de Pomi par Dis2 afin d'induire la formation d'un gradient cortical de Pomi essentiel pour l'homéostasie de la longueur des cellules. La croissance polarisée est également contrôlée par la protéine Cdc42 localisée aux extrémités cellulaires. Cette GTPase de la famille de Rho GTPase est activée par les facteurs échange de guanine Gef1 et Scd1 et inactivée par la protéine "Rho GTPase activating" Rga4. Dans cette étude, j'ai étudié les mécanismes d' activation de Cdc42 par Tea4. Mes résultats suggèrent que Tea4 favorise l'exclusion locale de Rga4, ce qui permet l'accumulation de Cdc42 active, nécessaire à la croissance. L' exclusion de Rga4 par Tea4 est vraisemblablement médiée par une déphosphorylation Dis2- dépendente. Ces résultats suggèrent une voie moléculaire qui lie le facteur associé aux microtubules Tea4 à Cdc42 pour promouvoir la polarisation cellulaire et la morphogenèse. - Cell polarity is important for several essential biological functions such as generation of distinct cell fates during development and function of differentiated cells. Defective cell polarity has been related to uncontrolled cell division and subsequently to cancer initiation. Cell polarity depends on a functional cytoskeleton that consists of actin filaments and microtubules, which maintains cell shape, helps cellular motion, enables intracellular protein transport and plays a vital role in cell division. A component of cytoskeleton is microtubules that regulate cell polarization in diverse cell types. During my research, I worked with Schizosaccharomyces pombe, also named fission yeast, a powerful unicellular model organism that allows combination of genetic, biochemical and microscopic analysis for the proper study of cell polarity. Microtubule-associated protein Tea4 is transported to cell tips where it is thought to organize polarized growth. I showed that Tea4 and its evolutionarily conserved SH3 domain play an important role for maintenance of fission yeast cells shape and growth. Furthermore, Tea4 is responsible for the proper localization of multiple polarity proteins and acts as a mediator to control the local activity of an essential polarity regulator called Cdc42. Thus, my results provide a better understanding of the molecular mechanisms that regulate cell polarity. - La polarité cellulaire est importante pour plusieurs fonctions biologiques essentielles telles que la différenciation cellulaires au cours du développement et de la fonction de cellules différenciées. Les défauts de la polarité cellulaire ont été liés à des divisions cellulaires incontrôlées et à l'initiation de tumeur. La polarité cellulaire dépend d'un cytosquelette fonctionnel, qui maintient la forme des cellules, aide à la migration cellulaire, permet le transport intracellulaire des protéines et joue un rôle essentiel dans la division cellulaire. Un composant du cytosquelette est constitué de microtubules qui régissent la polarisation cellulaire dans divers types cellulaires. Au cours de mes recherches, j'ai travaillé avec Schizosaccharomyces pombe, appelé également levure fissipare, un modèle unicellulare puissant qui permet la combinaison de différentes d'approches expérimentales: génétiques, biochimiques et microscopiques pour l'étude de la polarité cellulaire. La protéine Tea4 associée aux microtubules est transportée aux extrémités cellulaires où elle organise la croissance polarisée. J'ai montré que Tea4 et son domaine conservé SH3 jouent un rôle important pour le maintien de la forme des cellules de levure et leur croissance. De plus, Tea4 est responsable de la localisation correcte de multiples facteurs de polarité et agit comme un médiateur pour contrôler l'activité locale d'un régulateur de polarité essentiel appelé Cdc42. Ainsi, mes résultats permettent de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui régulent la polarité cellulaire.

Cdc42 oscillations in yeasts.

A fundamental problem in cell biology is how cells define one or several discrete sites of polarity. Through mechanisms involving positive and negative feedback, the small Rho-family guanosine triphosphatase Cdc42 breaks symmetry in round budding yeast cells to define a single site of polarized cell growth. However, it is not clear how cells can define multiple sites of polarization concurrently. We discuss a study in which rod-shaped fission yeast cells, which naturally polarize growth at their two cell ends, exhibited oscillations of Cdc42 activity between these sites. We compare these findings with similar oscillatory behavior of Cdc42 detected in budding yeast cells and discuss the possible mechanism and functional outputs of these oscillations.

Adam Politzer (1835-1920) et l'histoire de l'otologie moderne

Problématique et plan de l'ouvrage Au début des années 1970, apparaît une nouvelle approche de l'histoire qui proclame le primat de la démarche scientifique sur les options philosophiques ou le primat de la démarche intellectuelle sur les documents historiques. L'historien va dorénavant échafauder des hypothèses qu'il soumet ensuite à vérification et qu'il rectifie en conséquence. En effet, il n'y a pas de faits historiques en soi, qu'il suffirait d'extraire des documents et de raccorder à d'autres faits pour constituer une suite chronologique naturelle. L'histoire thématique s'impose en analysant le fonctionnement et la contextualisation au détriment de la pure description des faits. Les histoires ne sont jamais équivalentes : elles peuvent expliquer les choses différemment ou donner plus d'importance à une observation particulière et en laisser d'autres dans l'ombre. Cinq problématiques principales se dégagent de la vie de Politzer, problématiques assimilables à cinq métiers qui seront détaillés dans ce travail : le métier de clinicien, le métier de chercheur, le métier d'enseignant, le métier d'historien et le métier d'artiste et collectionneur d'art. Trois de ces métiers font partie intégrante de celui de médecin qui fut l'occupation principale de Politzer durant la plus grande partie de sa vie. Chaque problématique est développée sur le même principe : élaboration du contexte historique et particulier, description des données observables relatives à Politzer, établissement d'un lien entre le contexte et les composantes vérifiables pour en tirer une conclusion, ou plutôt démontrer la véracité de la problématique, tout en gardant à l'esprit que les faits ont toujours le dernier mot face aux théories. Cette démarche scientifique va permettre de mieux comprendre l'importance et la place prises par Politzer dans l'histoire de l'otologie et la société viennoise de la fin du XIXe siècle. L'ouvrage va s'articuler autour de ces cinq problématiques étudiées. Après une introduction générale, un chapitre biographique présente les origines de la famille Politzer et ses années de jeunesse. Il est complété par un autre chapitre sur ses années d'études de médecine avant d'entrer dans le vif du sujet des différents métiers de Politzer. Dans le chapitre concernant Politzer enseignant, une place toute particulière est accordée à la naissance de l'otologie, en tant que spécialité médicale à part entière, dans la première moitié du XIXe siècle. Cette étape fut importante, car elle permit à l'otologie de véritablement s'épanouir dans la seconde moitié du XIXe siècle. Cela aide à situer avec précision les travaux scientifiques entrepris et publiés par Politzer. Avant la conclusion, deux petits chapitres biographiques présentent la vie privée de Politzer et ses descendants. Une chronologie biographique et une bibliographie la plus exhaustive possible des travaux de Politzer sont ajoutées en annexe accompagnées de documents choisis et écrits par et sur Politzer. Deux de ces textes reflètent plus particulièrement certaines prises de position de Politzer concernant l'importance de l'otologie.

Pob1 participates in the Cdc42 regulation of fission yeast actin cytoskeleton.

Rho GTPases regulate the actin cytoskeleton in all eukaryotes. Fission yeast Cdc42 is involved in actin cable assembly and formin For3 regulation. We isolated cdc42-879 as a thermosensitive strain with actin cable and For3 localization defects. In a multicopy suppressor screening, we identified pob1(+) as suppressor of cdc42-879 thermosensitivity. Pob1 overexpression also partially restores actin cables and localization of For3 in the mutant strain. Pob1 interacts with Cdc42 and this GTPase regulates Pob1 localization and/or stability. The C-terminal pleckstrin homology (PH) domain of Pob1 is required for Cdc42 binding. Pob1 also binds to For3 through its N-terminal sterile alpha motif (SAM) domain and contributes to the formin localization at the cell tips. The previously described pob1-664 mutant strain (Mol. Biol. Cell. 10, 2745-2757, 1999), which carries a mutation in the PH domain, as well as pob1 mutant strains in which Pob1 lacks the N-terminal region (pob1DeltaN) or the SAM domain (pob1DeltaSAM), have cytoskeletal defects similar to that of cdc42-879 cells. Expression of constitutively active For3DAD* partially restores actin organization in cdc42-879, pob1-664, pob1DeltaN, and pob1DeltaSAM. Therefore, we propose that Pob1 is required for For3 localization to the tips and facilitates Cdc42-mediated relief of For3 autoinhibition to stimulate actin cable formation.

Spontaneous Cdc42 polarization independent of GDI-mediated extraction and actin-based trafficking.

The small Rho-family GTPase Cdc42 is critical for cell polarization and polarizes spontaneously in absence of upstream spatial cues. Spontaneous polarization is thought to require dynamic Cdc42 recycling through Guanine nucleotide Dissociation Inhibitor (GDI)-mediated membrane extraction and vesicle trafficking. Here, we describe a functional fluorescent Cdc42 allele in fission yeast, which demonstrates Cdc42 dynamics and polarization independent of these pathways. Furthermore, an engineered Cdc42 allele targeted to the membrane independently of these recycling pathways by an amphipathic helix is viable and polarizes spontaneously to multiple sites in fission and budding yeasts. We show that Cdc42 is highly mobile at the membrane and accumulates at sites of activity, where it displays slower mobility. By contrast, a near-immobile transmembrane domain-containing Cdc42 allele supports viability and polarized activity, but does not accumulate at sites of activity. We propose that Cdc42 activation, enhanced by positive feedback, leads to its local accumulation by capture of fast-diffusing inactive molecules.