Developmental expression of glial fibrillary acidic protein and glutamine synthetase in serum-free aggregating cell cultures of fetal rat telencephalon.

Serum-free aggregating cell cultures of fetal rat telencephalon were examined by a combined biochemical and double-labeling immunocytochemical study for the developmental expression of glial fibrillary acidic protein (GFAP) and glutamine synthetase (GS). It was found that these two astroglial markers are co-expressed at different developmental stages in vitro. During the phase of cellular maturation (i.e. between days 14 and 34), GFAP levels and GS activity increase rapidly and in parallel. At the same time, the number of immunoreactive cells increase while the long and thick processes staining in early cultures gradually disappear. The present results demonstrate that in this particular cell culture system only one type of astrocytes develops which expresses both GFAP and GS and which attains a relatively high degree of maturation.

Reduced Prostasin (CAP1/PRSS8) Activity Eliminates HAI-1 and HAI-2 Deficiency-Associated Developmental Defects by Preventing Matriptase Activation.

Loss of either hepatocyte growth factor activator inhibitor (HAI)-1 or -2 is associated with embryonic lethality in mice, which can be rescued by the simultaneous inactivation of the membrane-anchored serine protease, matriptase, thereby demonstrating that a matriptase-dependent proteolytic pathway is a critical developmental target for both protease inhibitors. Here, we performed a genetic epistasis analysis to identify additional components of this pathway by generating mice with combined deficiency in either HAI-1 or HAI-2, along with genes encoding developmentally co-expressed candidate matriptase targets, and screening for the rescue of embryonic development. Hypomorphic mutations in Prss8, encoding the GPI-anchored serine protease, prostasin (CAP1, PRSS8), restored placentation and normal development of HAI-1-deficient embryos and prevented early embryonic lethality, mid-gestation lethality due to placental labyrinth failure, and neural tube defects in HAI-2-deficient embryos. Inactivation of genes encoding c-Met, protease-activated receptor-2 (PAR-2), or the epithelial sodium channel (ENaC) alpha subunit all failed to rescue embryonic lethality, suggesting that deregulated matriptase-prostasin activity causes developmental failure independent of aberrant c-Met and PAR-2 signaling or impaired epithelial sodium transport. Furthermore, phenotypic analysis of PAR-1 and matriptase double-deficient embryos suggests that the protease may not be critical for focal proteolytic activation of PAR-2 during neural tube closure. Paradoxically, although matriptase auto-activates and is a well-established upstream epidermal activator of prostasin, biochemical analysis of matriptase- and prostasin-deficient placental tissues revealed a requirement of prostasin for conversion of the matriptase zymogen to active matriptase, whereas prostasin zymogen activation was matriptase-independent.

Developmental critical period in gentic redox dysregulation: animal and human studies in schizophrenia

Converging evidence favors an abnormal susceptibility to oxidative stress in schizophrenia. Decreased levels of glutathione (GSH), the major cellular antioxidant and redox regulator, was observed in cerebrospinal-fluid and prefrontal cortex of patients. Importantly, abnormal GSH synthesis of genetic origin was observed: Two case-control studies showed an association with a GAG trinucleotide repeat (TNR) polymorphism in the GSH key synthesizing enzyme glutamate-cysteine-ligase (GCL) catalytic subunit (GCLC) gene. The most common TNR genotype 7/7 was more frequent in controls, whereas the rarest TNR genotype 8/8 was three times more frequent in patients. The disease associated genotypes (35% of patients) correlated with decreased GCLC protein, GCL activity and GSH content. Similar GSH system anomalies were observed in early psychosis patients. Such redox dysregulation combined with environmental stressors at specific developmental stages could underlie structural and functional connectivity anomalies. In pharmacological and knock-out (KO) models, GSH deficit induces anomalies analogous to those reported in patients. (a) morphology: spine density and GABA-parvalbumine immunoreactivity (PV-I) were decreased in anterior cingulate cortex. KO mice showed delayed cortical PV-I at PD10. This effect is exacerbated in mice with increased DA from PD5-10. KO mice exhibit cortical impairment in myelin and perineuronal net known to modulate PV connectivity. (b) physiology: In cultured neurons, NMDA response are depressed by D2 activation. In hippocampus, NMDA-dependent synaptic plasticity is impaired and kainate induced g-oscillations are reduced in parallel to PV-I. (c) cognition: low GSH models show increased sensitivity to stress, hyperactivity, abnormal object recognition, olfactory integration and social behavior. In a clinical study, GSH precursor N-acetyl cysteine (NAC) as add on therapy, improves the negative symptoms and decreases the side effects of antipsychotics. In an auditory oddball paradigm, NAC improves the mismatched negativity, an evoked potential related to pre-attention and to NMDA receptors function. In summary, clinical and experimental evidence converge to demonstrate that a genetically induced dysregulation of GSH synthesis combined with environmental insults in early development represent a major risk factor contributing to the development of schizophrenia Conclusion Based on these data, we proposed a model for PSIP1 promoter activity involving a complex interplay between yet undefined regulatory elements to modulate gene expression.

Neuro-developmental follow-up of neonates treated with magnesium sulfate for persistent pulmonary hypertension

Rapport de synthèse : DEVENIR NEURO-DEVELOPPEMENTAL DE NOUVEAU-NES TRAITES PAR DU SULFATE DE MAGNESIUM POUR UNE HYPERTENSION PULMONAIRE PERSISTANTE L'hypertension pulmonaire persistante du nouveau-né (HTPP) est un trouble de l'adaptation post-natale de la circulation pulmonaire caractérisé par une défaillance de la diminution normale des résistances vasculaires pulmonaires, accompagné d'un shunt droite-gauche, résultant en une hypoxémie profonde. C'est une pathologie sévère nécessitant des soins intensifs avec un risque augmenté de handicaps neurologiques chez les survivants. Le traitement de l'HTPP du nouveau-né inclut une ventilation mécanique ainsi que différents agents pharmacologiques pour dilater les vaisseaux pulmonaires, dont le sulfate de magnésium (MgSO4) à hautes doses par voie intraveineuse et le monoxyde d'azote par voie inhalée (iN0). Le MgSO4 est une alternative thérapeutique de l'HTPP du nouveau-né avec peu d'effets secondaires et une mortalité basse. Il a aussi été démontré que le MgSO4 est un traitement de l'HTPP du nouveau-né autant efficace que le iN0 et moins coüteux. Des études sur le suivi neuro-développemental de nouveau-nés avec HTPP traités selon différentes méthodes ont été publiées reportant des taux élevés de handicaps majeurs et mineurs. Plus récemment, des études de suivi après traitement par iN0 ont montré des taux plus bas qu'avec des traitements antérieurs. Le devenir neuro-développemental àlong terme d'enfants traités avec du MgSO4 n'a pas été documenté. Le but de cette étude est de décrire le développement des enfants qui ont présenté une HTPP traitée seulement avec du MgS04, de reporter l'incidence de handicaps majeurs et mineurs, et de les comparer à un groupe contrôle d'enfants sains du même âge ainsi qu'aux données de la littérature. La population consiste en 33 nouveau-nés traités pour une HTPP avec seulement du MgSO4 (groupe étude) et 32 nouveau-nés à terme sains (groupe contrôle). Un suivi neurodéveloppemental standardisé et approfondi a été effectué aux âges clés de 18 mois et 5 ans. Les taux de handicaps majeurs à 18 mois et 5 ans dans le groupe étude étaient de 6% et 11,4% respectivement, et de 0% aux deux âges dans le groupe contrôle. Les taux de handicaps mineurs aux mêmes âges étaient de 3% et 26,9% pour le groupe étude, et de 0% et 26,1% pour le groupe contrôle. Les quotients développementaux moyens à 18 mois étaient de 106,6 (DS 1,6) dans le groupe étude et de 118,3 (DS 1,0) dans le groupe contrôle (P < 0,001). L'index général intellectuel en âge préscolaire était de 112.6 (DS 3.7), respectivement de 119.3 (DS 3.1 ), sans différence significative entre les deux groupes. A 18 mois, les taux de handicaps majeurs et mineurs dans les groupes études et contrôle étaient de 6% et 3%. Dans la littérature, des taux entre 0% et 33% ont été décrits. A cet âge, il y avait une différence significative pour tous les scores du test de Griffiths, mëme en tenant compte du status socio-économique de la famille. Ceci suggère un léger retard du développement global et non une altération spécifique. Ces différences n'étaient plus significatives en âge préscolaire, suggérant un rattrapage développemental. Le taux de handicaps majeurs en âge préscolaire pour le groupe étude était de 11.5%, sans aucune infirmité motrice cérébrale. Ces résultats correspondent à ceux d'études de suivi après d'autres traitements jusqu'à l'âge de 24 mois avec des taux variant de 0% à 15%. Le taux de handicaps mineurs était de 26.9% dans le groupe étude et de 26.1% dans le groupe contrôle, sans différence significative entre les deux groupes. L'incidence de handicaps mineurs dans le groupe étude était plutôt élevée en comparaison aux données de la littérature (6 à 22% à 6 ans). Une explication possible est que nous avons considéré des problèmes de langage et de comportement comme handicaps mineurs. Ceci suggère une différence méthodologique et non une plus mauvaise issue dans nos deux groupes. Les évaluations cognitives des enfants des deux groupes se trouvaient dans la norme, ce qui est aussi le cas dans la littérature. En conclusion, cette étude longitudinale non randomisée d'enfants traités avec du MgSO4 seul pour une HTPP sévère ne montre pas de conséquences sur le devenir neuro-développemental à long terme. Cette étude le démontre pour la première fois. Malgré le fait que iN0 soit le traitement actuellement recommandé pour l'HTPP du nopuveau-né, le MgSO4 reste largement utilisé, en particulier dans des pays en voie de développement. L'absence de complications neuro-développementales majeures à long terme permet de considérer l'administration du MgSO4 pour le traitement de l'HTPP du nouveau-né en cas de non réponse ou d'inaccessibilité au iNO.

Developmental and pathological lymphangiogenesis: from models to human disease.

The lymphatic vascular system, the body's second vascular system present in vertebrates, has emerged in recent years as a crucial player in normal and pathological processes. It participates in the maintenance of normal tissue fluid balance, the immune functions of cellular and antigen trafficking and absorption of fatty acids and lipid-soluble vitamins in the gut. Recent scientific discoveries have highlighted the role of lymphatic system in a number of pathologic conditions, including lymphedema, inflammatory diseases, and tumor metastasis. Development of genetically modified animal models, identification of lymphatic endothelial specific markers and regulators coupled with technological advances such as high-resolution imaging and genome-wide approaches have been instrumental in understanding the major steps controlling growth and remodeling of lymphatic vessels. This review highlights the recent insights and developments in the field of lymphatic vascular biology.

Expression and developmental regulation of Ehk-1, a neuronal Elk-like receptor tyrosine kinase in brain.

Protein tyrosine kinases are pivotal in central nervous tissue development and maintenance. Here we focus on the expression of Ehk-1, a novel Elk-related receptor tyrosine kinase. Ehk-1 gene expression is observed in the developing and adult central nervous system and is highly regulated throughout development at both the messenger RNA and protein levels. Three messenger RNA transcripts of 8.5, 5.9 and 5.1 kb are detectable in the rat brain and a variety of splice possibilities have been identified. However, a major protein species of around M(r) 120,000 predominates throughout development. Ehk-1 messenger RNA and protein levels are highest in the first postnatal week. By in situ messenger RNA hybridization the gene is expressed by all neurons of the adult brain, but mostly in the hippocampus, cerebral cortex and large neurons of the deep cerebellar nuclei, as well as the Purkinje and granular cells of the cerebellum. At earlier stages of development, transcripts are most prominent in the periventricular germinal layers of the brain. Immunohistochemistry reveals a pronounced membrane associated protein expression in immature neurons. In the adult animal, peak reactivity was found in the neuropil with sparing of most perikarya. The spatial and temporal pattern of ehk-1 gene expression suggests a role in both the development and maintenance of differentiated neurons of the central nervous system.

Immune monitoring design within the developmental pipeline for an immunotherapeutic or preventive vaccine

Immunotherapy is defined as the treatment of disease by inducing, enhancing, or suppressing an immune response, whereas preventive vaccination is intended to prevent the development of diseases in healthy subjects. Most successful prophylactic vaccines rely on the induction of high titers of neutralizing antibodies. It is generally thought that therapeutic vaccination requires induction of robust T-cell mediated immunity. The diverse array of potential or already in use immunotherapeutic and preventive agents all share the commonality of stimulating the immune system. Hence, measuring those vaccination-induced immune responses gives the earliest indication of vaccine take and its immune modulating effects.

Developmental and Anatomical Constraints on Vertebrate Genome Evolution

Pendant ma thèse de doctorat, j'ai utilisé des espèces modèles, comme la souris et le poisson-zèbre, pour étudier les facteurs qui affectent l'évolution des gènes et leur expression. Plus précisément, j'ai montré que l'anatomie et le développement sont des facteurs clés à prendre en compte, car ils influencent la vitesse d'évolution de la séquence des gènes, l'impact sur eux de mutations (i.e. la délétion du gène est-elle létale ?), et leur tendance à se dupliquer. Où et quand il est exprimé impose à un gène certaines contraintes ou au contraire lui donne des opportunités d'évoluer. J'ai pu comparer ces tendances aux modèles classiques d'évolution de la morphologie, que l'on pensait auparavant refléter directement les contraintes s'appliquant sur le génome. Nous avons montré que les contraintes entre ces deux niveaux d'organisation ne peuvent pas être transférées simplement : il n'y a pas de lien direct entre la conservation du génotype et celle de phénotypes comme la morphologie. Ce travail a été possible grâce au développement d'outils bioinformatiques. Notamment, j'ai travaillé sur le développement de la base de données Bgee, qui a pour but de comparer l'expression des gènes entre différentes espèces de manière automatique et à large échelle. Cela implique une formalisation de l'anatomie, du développement et de concepts liés à l'homologie grâce à l'utilisation d'ontologies. Une intégration cohérente de données d'expression hétérogènes (puces à ADN, marqueurs de séquence exprimée, hybridations in situ) a aussi été nécessaire. Cette base de données est mise à jour régulièrement et disponible librement. Elle devrait contribuer à étendre les possibilités de comparaison de l'expression des gènes entre espèces pour des études d'évo-devo (évolution du développement) et de génomique. During my PhD, I used model species of vertebrates, such as mouse and zebrafish, to study factors affecting the evolution of genes and their expression. More precisely I have shown that anatomy and development are key factors to take into account, influencing the rate of gene sequence evolution, the impact of mutations (i.e. is the deletion of a gene lethal?), and the propensity of a gene to duplicate. Where and when genes are expressed imposes constraints, or on the contrary leaves them some opportunity to evolve. We analyzed these patterns in relation to classical models of morphological evolution in vertebrates, which were previously thought to directly reflect constraints on the genomes. We showed that the patterns of evolution at these two levels of organization do not translate smoothly: there is no direct link between the conservation of genotype and phenotypes such as morphology. This work was made possible by the development of bioinformatics tools. Notably, I worked on the development of the database Bgee, which aims at comparing gene expression between different species in an automated and large-scale way. This involves the formalization of anatomy, development, and concepts related to homology, through the use of ontologies. A coherent integration of heterogeneous expression data (microarray, expressed sequence tags, in situ hybridizations) is also required. This database is regularly updated and freely available. It should contribute to extend the possibilities for comparison of gene expression between species in evo-devo and genomics studies.