Impact of social structure variation on population genetics, social conflicts and life histories in ants

Summary The evolution of social structures and breeding systems in animals is a complex process that combines ecological, genetical and social factors. This thesis sheds light on important changes in population genetics, life-history and social behavior that are associated with variation in social structure in ants. The socially polymorphic ant Formica selysi was chosen as the model organism because single- and multiple-queen colonies occur in close proximity within a single large population. The shift from single- to multiple-queen colonies is generally associated with profound changes in dispersal behavior and mode of colony founding. In chapter 1, we examine the genetic consequences of variation in social structure at both the colony and population levels. A detailed microsatellite analysis reveals that both colony types have similar mating systems, with few or no queen turnover. Furthermore, the complete lack of genetic differentiation observed between single- and multiple-queen colonies provides no support to the hypothesis that change in queen number leads to restricted gene flow between social forms. Besides changes in the genetic composition of the colony, the variation in the number of queens per colony is associated with changes in a network of behavioral and life-history traits that have been described as forming a "polygyny syndrome". In chapter 2, we demonstrate that multiple-queen colonies profoundly differ from single-queen ones in terms of size, nest density and lifespan of colonies, in weight of queens produced, as well as in allocation to reproductive individuals relative to workers. These multifaceted changes in life-history traits can provide various fitness benefits to members of multiple-queen colonies. Increasing the number of queens in a colony usually results in a decreased level of aggression towards non-nestmates. The phenotype matching hypothesis predicts that, compared to single-queen colonies, multiple-queen colonies have more diverse genetically-derived cues used for recognition, resulting in a lower ability to discriminate non-nestmates. In sharp contrast to this hypothesis, we show in chapter 3 that single- and multiple-queen colonies exhibit on average similar levels of aggression. Moreover, stronger aggression is recorded between colonies of different social structure than between colonies of the same social structure. Several hypotheses propose that the evolution of multiple-queen colonies is at least partly due to benefits resulting from an increase in colony genetic diversity. The task-efficiency hypothesis holds that genetic variation improves task performance due to a more complete or more sensitive expression of the genetically-based division of labor. In .chapter 4, we evaluate if higher colony genetic diversity increases worker size polymorphism and thus may improve division of labor. We show that despite the fact that worker size has a heritable component, higher levels of genetic diversity do not result in more polymorphic workers. The smaller size and lower polymorphism levels of workers of multiple-queen colonies compared to single-queen ones further indicate that an increase in colony genetic diversity does not increase worker size polymorphism but might improve colony homeostasis. In chapter 5, we provide clear evidence for an ongoing conflict between queens and workers on sex allocation, as predicted by kin selection theory. Our data show that queens of F. selysi strongly influence colony sex allocation by biasing the sex ratio of their eggs. However, there is also evidence that workers eliminated some male brood, resulting in a population sex-investment ratio that is between the queens' and workers' equilibria. Résumé L'évolution des structures sociales et systèmes d'accouplement chez les animaux est un processus complexe combinant à la fois des facteurs écologiques, génétiques et sociaux. Cette thèse met en lumière des changements importants dans la génétique des populations, les traits d'histoire de vie et les comportements sociaux qui sont associés à des variations de structure sociale chez les fourmis. Durant ce travail, nous avons étudié une population de Formica selysi composée à la fois de colonies à une reine et de colonies à plusieurs reines. La transition de colonie à une reine à colonie à plusieurs reines est généralement associée à des changements profonds dans le comportement de dispersion ainsi que le mode de fondation des sociétés. Dans le chapitre 1, nous examinons les conséquences génétiques de la variation de structure sociale tant au niveau de la colonie qu'au niveau de la population. Une analyse détaillée à l'aide de marqueurs microsatellites nous révèle que les deux types de colonies ont des systèmes d'accouplements similaires avec peu ou pas de renouvellement de reines. L'absence totale de différenciation génétique entre les colonies à une et à plusieurs reines n'apporte aucun support à l'hypothèse selon laquelle un changement dans le nombre de reines conduit à un flux de gènes restreint entre les deux formes sociales. A côté de changements dans la composition génétique de la colonie, la variation du nombre de reines dans une colonie est associée à une multitude de changements comportementaux et de traits d'histoire de vie qui ont été décrits comme formant un "syndrome polygyne". Dans le chapitre 2, nous démontrons que les colonies à plusieurs reines diffèrent profondément des colonies à une reine en terme de taille, densité de nids, longévité des colonies, poids des nouvelles reines produites ainsi que dans l'allocation entre les individus reproducteurs et les ouvrières. Ces changements multiples dans les traits d'histoire de vie peuvent apporter des bénéfices variés en terme de fitness aux colonies à plusieurs reines. L'augmentation du nombre de reines dans une colonie est généralement associée à une baisse du degré d'agressivité envers les fourmis étrangères au nid. L'hypothèse "phénotype matching" prédit que les colonies à plusieurs reines ont une plus grande diversité dans les facteurs d'origine génétique utilisés pour la reconnaissance, résultant en une capacité diminuée à discriminer une fourmi étrangère au nid. Contrairement à cette hypothèse, nous montrons dans le chapitre 3 que les colonies à une et à plusieurs reines ont des niveaux d'agressivité similaires. De plus, une agressivité accrue est observée entre colonies de structures sociales différentes comparée à des colonies de même structure sociale. Plusieurs hypothèses ont proposé que l'évolution de colonies ä plusieurs reines soit en partie due aux bénéfices résultant d'une augmentation de la diversité génétique dans la colonie. L'hypothèse "task efficiency" prédit que la diversité génétique améliore l'efficacité à effectuer certaines tâches grâce à une expression plus complète et plus souple d'une division du travail génétiquement déterminée. Nous évaluons dans le chapitre 4 si un accroissement de la diversité génétique augmente le polymorphisme de taille des ouvrières, d'où peut ainsi découler une meilleure division du travail. Nous montrons qu'en dépit du fait que la taille des ouvrières soit un caractère héritable, une forte diversité génétique ne se traduit pas par un plus fort polymorphisme chez les ouvrières. Les ouvrières de colonies à plusieurs reines sont plus petites et moins polymorphes que celles des colonies à une seule reine. Dans le chapitre 5, nous démontrons l'existence d'un conflit ouvert entre reines et ouvrières à propos de l'allocation dans les sexes, comme le prédit la théorie de la sélection de parentèle. Nos données révèlent que les reines de F. selysi influencent fortement l'allocation dans les sexes en biaisant la sexe ratio des oeufs. Cependant, certains indices indiquent que les ouvrières éliminent une partie du couvain mâle, ce qui a pour effet d'avoir un investissement dans les sexes au niveau de la population intermédiaire entre les intérêts des reines et des ouvrières.

Impact of family structure on long-term survivors of osteosarcoma

Rapport de synthèse : But du travail : le pronostic des patients atteints d'ostéosarcome s'est considérablement amélioré grâce à l'utilisation de thérapies combinées performantes. Cependant, ces traitements agressifs sont grevés de complications chroniques. Notre travail a consisté à l'évaluation du status fonctionnel, psychologique et familial chez des patients survivants au long cours d'ostéosarcome traités au centre pluridisciplinaire d'oncologie. Patients et méthodes: 15 survivants au long cours d'ostéosarcome ont été évalués à la recherche de séquelles physiques et psychologiques. Pour l'évaluation fonctionnelle, nous avons utilisé la méthode de Enneking. L'évaluation psychologique a été basée sur un test d'évaluation globale (GHQ-28), sur un test de cohésion familiale (FAST test) et sur une échelle d'évaluation de symptômes post-traumatiques. Résultats: sur le plan fonctionnel, seuls 5 patients présentaient des séquelles graves et 10 des handicaps modérés. 4 patients souffraient de symptômes dépressifs. 6 patients ont décrit uns structure familiale déséquilibrée dont 3 des 4 patients avec des symptômes dépressifs, les 4 patients avec symptômes post-traumatiques et 5 des 7 patients avec une mauvaise acceptation émotionnelle. Conclusions: la plupart des patients souffrant d'ostéosarcome présentent une bonne récupération fonctionnelle. Seule une minorité reste sévèrement handicapée. Un tiers des patients souffre de symptômes dépressifs et de stress post-traumatique. Une mauvaise acceptation émotionnelle est fortement liée à une structure familiale déséquilibrée. La situation psychologique et familiale des patients atteints d'ostéosarcome doit donc être rapidement prise en compte afin d'améliorer leur évolution au long cours.

Nurture versus nature: long-term impact of forced right-handedness on structure of pericentral cortex and basal ganglia.

Does a conflict between inborn motor preferences and educational standards during childhood impact the structure of the adult human brain? To examine this issue, we acquired high-resolution T1-weighted magnetic resonance scans of the whole brain in adult "converted" left-handers who had been forced as children to become dextral writers. Analysis of sulcal surfaces revealed that consistent right- and left-handers showed an interhemispheric asymmetry in the surface area of the central sulcus with a greater surface contralateral to the dominant hand. This pattern was reversed in the converted group who showed a larger surface of the central sulcus in their left, nondominant hemisphere, indicating plasticity of the primary sensorimotor cortex caused by forced use of the nondominant hand. Voxel-based morphometry showed a reduction of gray matter volume in the middle part of the left putamen in converted left-handers relative to both consistently handed groups. A similar trend was found in the right putamen. Converted subjects with at least one left-handed first-degree relative showed a correlation between the acquired right-hand advantage for writing and the structural changes in putamen and pericentral cortex. Our results show that a specific environmental challenge during childhood can shape the macroscopic structure of the human basal ganglia. The smaller than normal putaminal volume differs markedly from previously reported enlargement of cortical gray matter associated with skill acquisition. This indicates a differential response of the basal ganglia to early environmental challenges, possibly related to processes of pruning during motor development.

Impact of a cis-associated gene expression SNP on chromosome 20q11.22 on bipolar disorder susceptibility, hippocampal structure and cognitive performance.

BackgroundBipolar disorder is a highly heritable polygenic disorder. Recent enrichment analyses suggest that there may be true risk variants for bipolar disorder in the expression quantitative trait loci (eQTL) in the brain.AimsWe sought to assess the impact of eQTL variants on bipolar disorder risk by combining data from both bipolar disorder genome-wide association studies (GWAS) and brain eQTL.MethodTo detect single nucleotide polymorphisms (SNPs) that influence expression levels of genes associated with bipolar disorder, we jointly analysed data from a bipolar disorder GWAS (7481 cases and 9250 controls) and a genome-wide brain (cortical) eQTL (193 healthy controls) using a Bayesian statistical method, with independent follow-up replications. The identified risk SNP was then further tested for association with hippocampal volume (n = 5775) and cognitive performance (n = 342) among healthy individuals.ResultsIntegrative analysis revealed a significant association between a brain eQTL rs6088662 on chromosome 20q11.22 and bipolar disorder (log Bayes factor = 5.48; bipolar disorder P = 5.85×10(-5)). Follow-up studies across multiple independent samples confirmed the association of the risk SNP (rs6088662) with gene expression and bipolar disorder susceptibility (P = 3.54×10(-8)). Further exploratory analysis revealed that rs6088662 is also associated with hippocampal volume and cognitive performance in healthy individuals.ConclusionsOur findings suggest that 20q11.22 is likely a risk region for bipolar disorder; they also highlight the informative value of integrating functional annotation of genetic variants for gene expression in advancing our understanding of the biological basis underlying complex disorders, such as bipolar disorder.

Validation of the IMPACT-III quality of life questionnaire in Swiss children with inflammatory bowel disease.

BACKGROUND AND AIMS: Inflammatory bowel disease (IBD) frequently manifests during childhood and adolescence. For providing and understanding a comprehensive picture of a patients' health status, health-related quality of life (HRQoL) instruments are an essential complement to clinical symptoms and functional limitations. Currently, the IMPACT-III questionnaire is one of the most frequently used disease-specific HRQoL instrument among patients with IBD. However, there is a lack of studies examining the validation and reliability of this instrument. METHODS: 146 paediatric IBD patients from the multicenter Swiss IBD paediatric cohort study database were included in the study. Medical and laboratory data were extracted from the hospital records. HRQoL data were assessed by means of standardized questionnaires filled out by the patients in a face-to-face interview. RESULTS: The original six IMPACT-III domain scales could not be replicated in the current sample. A principal component analysis with the extraction of four factor scores revealed the most robust solution. The four factors indicated good internal reliability (Cronbach's alpha=.64-.86), good concurrent validity measured by correlations with the generic KIDSCREEN-27 scales and excellent discriminant validity for the dimension of physical functioning measured by HRQoL differences for active and inactive severity groups (p<.001, d=1.04). CONCLUSIONS: This study with Swiss children with IBD indicates good validity and reliability for the IMPACT-III questionnaire. However, our findings suggest a slightly different factor structure than originally proposed. The IMPACT-III questionnaire can be recommended for its use in clinical practice. The factor structure should be further examined in other samples.

Biocontrol strain Pseudomonas fluorescens CHA0 and its genetically modified derivative with enhanced biocontrol capability exert comparable effects on the structure of a Sinorhizobium meliloti population in a gnotobiotic system

The impact of biocontrol strain Pseudomonas fluorescens CHA0 and of its genetically modified, antibiotic-overproducing derivative CHA0/pME3424 on a reconstructed population of the plant-beneficial Sinorhizobium meliloti bacteria was assessed in gnotobiotic systems. In sterile soil, the final density of the reconstructed S. meliloti population decreased by more than one order of magnitude in the presence of either of the Pseudomonas strains when compared to a control without addition of P. fluorescens. Moreover, there was a change in the proportion of each individual S. meliloti strain within the population. Plant tests also revealed changes in the nodulating S. meliloti population in the presence of strains CHA0 or CHA0/pME3424. In both treatments one S. meliloti strain, f43, was significantly reduced in its root nodule occupancy. Analysis of alfalfa yields showed a slight but statistically significant increase in shoot dry weight when strain CHA0 was added to the reconstructed S. meliloti population whereas no such effect was observed with CHA0/pME3424.

Structural characterization of Turtle Mountain anticline (Alberta, Canada) and impact on rock slope failure

his paper proposes a structural investigation of the Turtle Mountain anticline (Alberta, Canada) to better understand the role of the different tectonic features on the development of both local and large scale rock slope instabilities occurring in Turtle Mountain. The study area is investigated by combining remote methods with detailed field surveys. In particular, the benefit of Terrestrial Laser Scanning for ductile and brittle tectonic structure interpretations is illustrated. The proposed tectonic interpretation allows the characterization of the fracturing pattern, the fold geometry and the role of these tectonic features in rock slope instability development. Ten discontinuity sets are identified in the study area, their local variations permitting the differentiation of the study zone into 20 homogenous structural domains. The anticline is described as an eastern verging fold that displays considerable geometry differences along its axis and developed by both flexural slip and tangential longitudinal strain folding mechanisms. Moreover, the origins of the discontinuity sets are determined according to the tectonic phases affecting the region (pre-folding, folding, post-folding). The localization and interpretation of kinematics of the different instabilities revealed the importance of considering the discrete brittle planes of weakness, which largely control the kinematic release of the local instabilities, and also the rock mass damage induced by large tectonic structures (fold hinge, thrust).

Douleurs neuropathiques : quelques pistes pour une évaluation structurée et une prise en charge spécifique et globale [Neuropathic pain: tips and tools for specific and comprehensive pain management]

Les syndromes neuropathiques sont caractérisés par une douleur d'intensité élevée, de longue durée et résistante aux analgésiques classiques. De fait, il existe un risque important de répercussions sur la vie et le bien-être des patients. A travers une vignette clinique, cet article abordera le diagnostic, le traitement spécifique et l'impact de la douleur neuropathique sur la qualité de vie et les conséquences psychologiques associées, comme la dépression et l'anxiété. Nous présenterons des outils validés qui permettent d'objectiver la composante neuropathique aux douleurs et les comorbidités psychiatriques associées. Cette évaluation globale favorise un meilleur dialogue avec les patients ainsi que l'élaboration de stratégies thérapeutiques, notamment par le biais d'antidépresseurs, dont l'efficacité sera discutée en fin d'article. Neuropathic pain syndromes are characterized by intense and long lasting pain that is resistant to usual analgesics. Patients are therefore at high risk of decreased quality of life and impaired well-being. Using a case report, we will consider in this article the diagnosis and treatment of neuropathic pain as well as its impact on the quality of life including psychological consequences such as depression and anxiety. We will present simple and reliable scales that can help the general practitioner evaluate the neuropathic component of the pain syndrome and its related psychiatric co-morbidities. This comprehensive approach to pain management should facilitate communication with the patient and help the practitioner select the most appropriate therapeutic strategy, notably the prescription of antidepressants, the efficacy of which we will discuss at the end of the article.

A deterministic model to assess the impact of AIDS interventions in countries with generalized HIV epidemic. An application to Botswana

General introductionThe Human Immunodeficiency/Acquired Immunodeficiency Syndrome (HIV/AIDS) epidemic, despite recent encouraging announcements by the World Health Organization (WHO) is still today one of the world's major health care challenges.The present work lies in the field of health care management, in particular, we aim to evaluate the behavioural and non-behavioural interventions against HIV/AIDS in developing countries through a deterministic simulation model, both in human and economic terms. We will focus on assessing the effectiveness of the antiretroviral therapies (ART) in heterosexual populations living in lesser developed countries where the epidemic has generalized (formerly defined by the WHO as type II countries). The model is calibrated using Botswana as a case study, however our model can be adapted to other countries with similar transmission dynamics.The first part of this thesis consists of reviewing the main mathematical concepts describing the transmission of infectious agents in general but with a focus on human immunodeficiency virus (HIV) transmission. We also review deterministic models assessing HIV interventions with a focus on models aimed at African countries. This review helps us to recognize the need for a generic model and allows us to define a typical structure of such a generic deterministic model.The second part describes the main feed-back loops underlying the dynamics of HIV transmission. These loops represent the foundation of our model. This part also provides a detailed description of the model, including the various infected and non-infected population groups, the type of sexual relationships, the infection matrices, important factors impacting HIV transmission such as condom use, other sexually transmitted diseases (STD) and male circumcision. We also included in the model a dynamic life expectancy calculator which, to our knowledge, is a unique feature allowing more realistic cost-efficiency calculations. Various intervention scenarios are evaluated using the model, each of them including ART in combination with other interventions, namely: circumcision, campaigns aimed at behavioral change (Abstain, Be faithful or use Condoms also named ABC campaigns), and treatment of other STD. A cost efficiency analysis (CEA) is performed for each scenario. The CEA consists of measuring the cost per disability-adjusted life year (DALY) averted. This part also describes the model calibration and validation, including a sensitivity analysis.The third part reports the results and discusses the model limitations. In particular, we argue that the combination of ART and ABC campaigns and ART and treatment of other STDs are the most cost-efficient interventions through 2020. The main model limitations include modeling the complexity of sexual relationships, omission of international migration and ignoring variability in infectiousness according to the AIDS stage.The fourth part reviews the major contributions of the thesis and discusses model generalizability and flexibility. Finally, we conclude that by selecting the adequate interventions mix, policy makers can significantly reduce the adult prevalence in Botswana in the coming twenty years providing the country and its donors can bear the cost involved.Part I: Context and literature reviewIn this section, after a brief introduction to the general literature we focus in section two on the key mathematical concepts describing the transmission of infectious agents in general with a focus on HIV transmission. Section three provides a description of HIV policy models, with a focus on deterministic models. This leads us in section four to envision the need for a generic deterministic HIV policy model and briefly describe the structure of such a generic model applicable to countries with generalized HIV/AIDS epidemic, also defined as pattern II countries by the WHO.

Coordinated effects of sequence variation on DNA binding, chromatin structure, and transcription.

DNA sequence variation has been associated with quantitative changes in molecular phenotypes such as gene expression, but its impact on chromatin states is poorly characterized. To understand the interplay between chromatin and genetic control of gene regulation, we quantified allelic variability in transcription factor binding, histone modifications, and gene expression within humans. We found abundant allelic specificity in chromatin and extensive local, short-range, and long-range allelic coordination among the studied molecular phenotypes. We observed genetic influence on most of these phenotypes, with histone modifications exhibiting strong context-dependent behavior. Our results implicate transcription factors as primary mediators of sequence-specific regulation of gene expression programs, with histone modifications frequently reflecting the primary regulatory event.

ASIC1a oligomerization structure-function of its extracellular vestibule and functional characterization of αS243Pβɣ ENaC

Quatre cristaux du canal ASIC1a ont été publiés et soutiennent une stoechiométrie trimérique. Cependant, ces données contredisant de précédentes analyses fonctionnelles effectuées sur des canaux de la même famille, notre intérêt fut porté sur l'oligomérisation d'ASIC1a. Dans ce sens, un nouvel essai couplant la méthode d'analyse par substitution de cystéines (SCAM) avec l'utilisation de réactifs sulfhydryls bifonctionnels (crosslinkers) a été mis en place. Le but étant de stabiliser, puis sélectionner les canaux fonctionnels, pour ensuite les séparer selon leur taille par SDS-PAGE. Grâce à cette technique, nous avons démontré que le complexe stabilisé a une taille coïncidant avec une organisation tétramérique. En plus de son oligomérisation, le chemin emprunté par les ions pour traverser le canal n'est pas clairement défini dans ces structures. De ce fait, utilisant une approche électrophysiologique, nous avons étudié le lien entre la structure et la fonction du vestibule extracellulaire d'ASIC1a. Dans ce but, nous nous sommes intéressés l'accessibilité de cystéines spécifiques localisées dans ce vestibule pour des réactifs méthanethiosulfonates (MTS). Ainsi, nous avons pu corréler les cinétiques de modification de ces cystéines par les MTS avec les effets sur le courant sodique, et donc avoir des informations supplémentaires sur la voie empruntée par les ions. De plus, la simulation informatique de liaison de ces réactifs illustre le remplissage total de ce vestibule. Fonctionnellement, cette interaction ne perturbe pas le passage de ions, c'est pourquoi il nous apparaît probable que le vestibule présente une taille plus large que celle illustrée par les cristaux. Dans un deuxième temps, notre intérêt fut porté sur ENaC. Ce canal est composé des trois sous-unités (a, ß et y) et est exprimé dans divers épithéliums, dont les tubules des reins. Il participe à l'homéostasie sodique et est essentiellement régulé par voie hormonale via l'aldostérone et la Vasopressine, mais également par des sérines protéases ou le Na+. Nous avons étudié la répercussion fonctionnelle de la mutation aS243P, découverte chez un nouveau-né prématuré atteint de pseudohypoaldostéronisme de type 1. Cette maladie autosomale récessive se caractérise, généralement, par une hyponatrémie liée à d'importantes pertes de sel dans les urines, une hyperkaliémie, ainsi qu'un niveau élevé d'aldostérone. Tout d'abord aucune des expériences biochimiques et électrophysiologiques n'a pu démontrer un défaut d'expression ou une forte diminution de l'activité soutenant les données cliniques. Cependant, en challengeant aS243PßyENaC avec une forte concentration de Na+ externe, une hypersensibilité de canal fut observée. En effet, ni les phénomènes régulateurs de « feedback inhibition » ou de « Na+ self-inhibition » n'étaient semblables au canal sauvage. De ce fait, ils apparaissaient exacerbés en présence de la mutation, amenant ainsi à une diminution de la réabsorption de Na+. Ceci corrobore entièrement l'hyponatrémie diagnostiquée. Le rein d'un prématuré étant immature, la quantité de Na+ atteignant la partie distale du néphron est plus élevée, du fait que les autres mécanismes de réabsorption en amont ne sont probablement pas encore en place. Cette hypothèse est renforcée par l'existence d'un frère présentant la même mutation, mais qui, né à terme, ne présentait aucun signe d'hyponatrémie. - The main topic of my thesis is the structure-function relationship of the ENaC/Deg family of ion channels, namely the Acid-Sensing Ion Channel ASIC1a and the Epithelial Na Channel ENaC. The primary part of this research is dedicated to the structure of ASIC1a. Four channel crystals have been published, which support a trimeric stoichiometry, although these data contradict previous functional experiments on other ENaC/Deg members. We are therefore interested in ASIC1a oligomerization and have set up a new assay combining the Substituted- Cysteine Accessibility Method (SCAM) with Afunctional sulfhydryl reagents (crosslinkers) allowing its study. The aim was to first stabilize the channels, then select those that are functional and then resolve them according to their size on SDS-PAGE. We demonstrated that the stabilized complex has a molecular weight corresponding to a tetrameric stoichiometry. In addition to our interest in the oligomerization of the ENaC/Deg family of ion channels, we also wanted to investigate the thus far undefined way of permeation for these channels. Therefore, taking the advantage of a more electrophysiological approach, we studied the accessibility of specific cysteines for methanethiosulfonate reagents (MTS) and were able to correlate the MTS association kinetics on cysteine residues with Na+ currents. These results have given us an insight into ion permeation and our functional evidence indicates that the extracellular is larger than that depicted by the crystal structures. As a side project, we focused on ENaC, which is made up of three subunits (a, ß and y) and is expressed in various epithelia, especially in the distal nephron of the kidneys. It plays a role in Na+ homeostasis and is essentially regulated by hormones via aldosterone and vasopressin, but also by serine proteases or Na+. We have studied the functional impact of the aS243P mutation, discovered in a premature baby suffering from pseudohypoaldosteronism of type 1. This autosomal recessive disease is characterized by hyponatremia, hyperkalemia and high aldosterone levels. Firstly, neither biochemical nor electrophysiological experiments indicated an expression defect or a strong decrease in activity. However, challenging aS243PßyENaC with increased external Na+ concentration showed channel hypersensitivity. Indeed, both the "feedback inhibition" and the "Na+ self-inhibition" regulatory mechanisms are impaired, leading to a decrease in Na+ reabsorption, entirely supports the diagnosis. The kidneys in preterm infants are immature and Na+ levels reaching the distal nephron are higher than normally observed. We hypothesize that the upstream reabsorption machinery is unlikely to be sufficiently matured and this assumption is supported by an asymptomatic sibling carrying the same mutation, but born at term. - La cellule, unité fonctionnelle du corps humain, est délimitée par une membrane plasmique servant de barrière biologique entre les milieux intra et extracellulaires. Une communication entre cellules est indispensable pour un fonctionnement adéquat. Sa survie dépend, entre autres, du maintien de la teneur en ions dans chacun des milieux qui doivent pouvoir être réabsorbés, ou sécrétés, selon les besoins. Les protéines insérées dans la membrane forment un canal et sont un moyen de communication permettant spécifiquement à des ions tel que le sodium (Na+) de traverser. Le Na+ se trouve dans la plupart des aliments et le sel, et est spécifiquement réabsorbé au niveau des reins grâce au canal sodique épithélial ENaC. Cette réabsorption se fait de l'urine primaire vers l'intérieur de la cellule, puis est transporté vers le sang. Pour maintenir un équilibre, une régulation de ce canal est nécessaire. En effet, des dysfonctionnements impliquant la régulation ou l'activité d'ENaC lui-même sont à l'origine de maladies telles que la mucoviscidose, l'hypertension ou encore, le pseudohypoaldostéronisme (PHA). Cette maladie est caractérisée, notamment, par d'importantes pertes de sel dans les urines. Des pédiatres ont diagnostiqué un PHA chez un nouveau-né, ce dernier présentant une modification du canal ENaC, nous avons recréé cette protéine afin d'étudier l'impact de ce changement sur son activité. Nous avons démontré que la régulation d'ENaC était effectivement perturbée, conduisant ainsi à une forte réduction de la réabsorption sodique. Afin de développer des molécules capables de moduler l'activité de protéines. Il est nécessaire d'en connaître la structure. Celle du canal sodique sensible à l'acidification ASIC1, un canal cousin d'ENaC, est connue. Ces données structurales contredisant cependant les analyses fonctionnelles, nous nous sommes penchés une nouvelle fois sur ASIC1. Une protéine est une macromolécule biologique composée d'une chaîne d'acides aminés (aa). De l'enchaînement d'aa à la protéine fonctionnelle, quatre niveaux de structuration existent. Chaque aa donne une indication quant au repliement et plus particulièrement la cystéine. Arborant un groupe sulfhydryle (SH) capable de former une liaison spécifique et stable avec un autre SH, celle-ci est souvent impliquée dans la structure tridimensionnelle de la protéine. Ce type de liaison intervient également dans la stabilisation de la structure quaternaire, qui est l'association de plusieurs protéines identiques (homomère), ou pas (hétéromère). Dans cette partie, nous avons remplacé des aa par des cystéines à des endroits spécifiques. Le but était de stabiliser plusieurs homomères d'ASICl ensemble avec des réactifs créant des ponts entre deux SH. Ainsi, nous avons pu déterminer le nombre de protéines ASIC1 participant à la formation d'un canal fonctionnel. Nos résultats corroborent les données fonctionnelles soutenant un canal tétramérique. Nous avons également étudié l'accessibilité de ces nouvelles cystéines afin d'obtenir des informations supplémentaires sur la structure du chemin emprunté par le Na+ à travers ASIC1 et plus particulièrement du vestibule extracellulaire.

Decreased binding of peptides-MHC class I (pMHC) multimeric complexes to CD8 affects their binding avidity for the TCR but does not significantly impact on pMHC/TCR dissociation rate.

The CD8 coreceptor plays a crucial role in both T cell development in the thymus and in the activation of mature T cells in response to Ag-specific stimulation. In this study we used soluble peptides-MHC class I (pMHC) multimeric complexes bearing mutations in the CD8 binding site that impair their binding to the MHC, together with altered peptide ligands, to assess the impact of CD8 on pMHC binding to the TCR. Our data support a model in which CD8 promotes the binding of TCR to pMHC. However, once the pMHC/TCR complex is formed, the TCR dominates the pMHC/TCR dissociation rates. As a consequence of these molecular interactions, under physiologic conditions CD8 plays a key role in complex formation, resulting in the enhancement of CD8 T cell functions whose specificity, however, is determined by the TCR.