Chemical genetic analysis of cdc2p : new insights into the regulation of cytokinesis in "Schizosaccharomyces pombe"

RÉSUMÉ La protéine kinase cyciine-cdc2p (Cdk) joue un rôle fondamental dans la progression du cycle cellulaire dans la levure de fission Schizosaccharomyces pombe. Nous avons étudié le rôle de cdc2p dans la régulation de la cascade de septation ou SIN (septation initiation network) en mitose et en méiose. Le SIN contrôle l'initiation de la cytokinèse à la fin de la mitose, et est supposé être négativement régulé par cdc2p. Nous avons mutagénéisé le site actif de cdc2p afin qu'il puisse lier un analogue de l'ATP (PP1) qui agit comme inhibiteur. Cet analogue ne peut pas lier la kinase de type sauvage. Cette approche dite «chemical genetics» permet une meilleure résolution temporelle comparée à l'approche classique utilisant les mutants sensibles à une température élevée. Nous avons montré que ce mutant cdc2-as (analogue sensitive) est fonctionnel et que, in vitro, l'activité kinase est inhibée en présence de l'analogue. Les cellules portant cette mutation, contrairement aux cellules de type sauvage s'arrêtent de manière irréversible soit en G2 soit en G1 et G2, suivant la concentration de l'inhibiteur. L'inactivation de cdc2p-as dans des cellules arrêtées en métaphase conduit au recrutement asymétrique des protéines du SIN sur le pôle du fuseau mitotique et au recrutement des composants du SIN, ainsi que de la ß-(1,3)glucan synthase à l'anneau contractile. De plus, nos résultats montrent que l'orthologue de la phosphatase cdc14p dans S. pombe, fip1p/clp1p, joue un rôle dans la régulation de la localisation des protéines du SIN suite à l'inactivation de cdc2p. Finalement, l'activité de cdc2p est requise pour maintenir la polo-like kinase plo1p sur les pôles du fuseau mitotique dans les premiers stages de la mitose. C'est pourquoi nous concluons que l'inactivation de cdc2p est suffisante pour activer le SIN et promouvoir la cytokinèse. Dans une étude séparée, nous avons caractérisé des potentiellement nouveaux composants ou régulateurs du SIN qui ont été isolés dans deux criblages génétiques visant à isoler des mutants atténuants la signalisation du SIN. Summary : The cyclin dependent protein kinase (Cdk) cdc2p plays a central role in the cell cycle progression of fission yeast Schizosaccharomyces pombe. We have studied the role of cdc2p in regulating the septation initiation network (SIN) in mitosis and meiosis. The SIN regulates the initiation of cytokinesis at the end of mitosis and is thought to be inhibited by cdc2p. We have mutated the active site of cdc2p to permit binding of an inhibitory ATP analogue (PP1), which is unable to bind unmodified kinases. This "chemical genetic" approach provides a much higher temporal resolution than it can be achieved with classical temperature-sensitive mutants. We demonstrate that cdc2-as (analogue sensitive) is functional and that addition of PP1 inhibits cdc2p kinase activity in vitro. Cells carrying the cdc2-as allele, but not cdc2+, undergo reversible cell cycle arrest following addition of PP1 either in G2, or at both major commitment points in the cell cycle (G1 and G2), depending upon the concentration of PP1. Inactivation of cdc2p-as in cells arrested in early mitosis promotes both the asymmetric recruitment of SIN proteins to the spindle pole bodies (SPBs), and the recruitment of the most downstream SIN components and ß-(1,3)-glucan synthase to the contractile ring. Furthermore, our results indicate that the S. pombe orthologue of Cdc14p, flp1p/clp1p, plays a role in regulating the relocalisation of SIN proteins following inactivation of cdc2p, and that cdc2p activity is required to retain the polo like kinase plot p on the SPBs in early mitosis. Thus, we conclude that inactivation of cdc2p is sufficient to activate the SIN and to promote cytokinesis. In a separate study, we have initially characterised potential novel components or regulators of the SIN pathway identified by two genetic screens for mutants attenuating SIN signaling.

Theoretical study on receptor-G protein recognition: new insights into the mechanisms of the alpha1b-adrenergic recptor activation

This work compares the structural/dynamics features of the wild-type alb-adrenergic receptor (AR) with those of the D142A active mutant and the agonist-bound state. The two active receptor forms were compared in their isolated states as well as in their ability to form homodimers and to recognize the G alpha q beta 1 gamma 2 heterotrimer. The analysis of the isolated structures revealed that, although the mutation- and agonist-induced active states of the alpha 1b-AR are different, they, however, share several structural peculiarities including (a) the release of some constraining interactions found in the wild-type receptor and (b) the opening of a cytosolic crevice formed by the second and third intracellular loops and the cytosolic extensions of helices 5 and 6. Accordingly, also their tendency to form homodimers shows commonalties and differences. In fact, in both the active receptor forms, helix 6 plays a crucial role in mediating homodimerization. However, the homodimeric models result from different interhelical assemblies. On the same line of evidence, in both of the active receptor forms, the cytosolic opened crevice recognizes similar domains on the G protein. However, the docking solutions are differently populated and the receptor-G protein preorientation models suggest that the final complexes should be characterized by different interaction patterns.

Insights into the regulation of two caspase-activating platforms, the inflammasome and the PIDDosome

Résumé: Les organismes multicellulaires ont adopté diverses stratégies pour répondre aux stress auxquels ils sont exposés. Cette étude a exploré deux de ces stratégies l'inflammation en réponse à une invasion par un pathogène, et l'apoptose ou la survie en réponse aux dommages à l'ADN. L'interleukine-lß (IL-lß) est une importante cytokine inflammatoire. Elle est synthétisée sous forme d'un précurseur inactif et nécessite un clivage par la caspase-1 pour être activée. La caspase-1 elle-même est activée dans un complexe appelé inflammasome. Certains NLRs (Nod-like receptors), IPAF et les NALPs, sont capables de former des inflammasomes fonctionnels. Cette étude s'est intéressée au rôle d'un autre NLR structurellement proche, la protéine NAIP, dans la régulation de la caspase-1 et la maturation de l'IL-1 ß. NAIP est incorporé à l'inflammasome contenant NALP3 et est capable d'inhiber l'activation de la caspase-1 et la maturation de l'IL-lß. Cette fonction inhibitrice dépend des ses domaines BIR et est inhibée par ses LRRs. Le mécanisme exact d'inhibition reste à définir et la régulation de l'activation de NAIP est discutée. La deuxième partie de cette étude concerne la protéine PIDD. Cette protéine est impliquée avec RAIDD dans l'activation de la caspase-2, et est aussi capable, avec l'aide de RIP et de NEMO, d'activer NF-κB en réponse aux dommages à l'ADN. Deux isoformes de PIDD ont déjà été décrites dans la littérature, PIDD (isoforme 1) et LRDD (isoforme 2) et une troisième isoforme est rapportée ici. L'étude de l'expression de ces isoformes a montré qu'elles sont exprimées différemment dans les tissus et dans les lignées cellulaires, et que l'isoforme 3 est induite en réponse à un stress génotoxique. La caractérisation fonctionnelle a établi que les trois isoformes sont capables d'activer NF-κB, donc la survie, mais que seule l'isoforme 1 peut interagir avec RAIDD pour activer la caspase-2 et sensibiliser les cellules à la mort induite par un stress génotoxique. Le domaine intermédiaire de PIDD, situé entre le deuxième ZU5 et le DD est essentiel pour l'interaction entre PIDD et RAIDD et l'activation de la caspase-2 qui en découle. En conclusion, l'épissage différentiel de l'ARNm de PIDD permet la production d'au moins trois protéines possédant des fonctions agonistes ou antagonistes et qui peuvent participer au choix cellulaire entre survie et apoptose en réponse aux dommages à l'ADN. Summary: Multicellular organisms have evolved several strategies to cope with the stresses they encounter. The present study has explored two of these strategies: inflammation in response to a pathogenic invasion, and apoptosis or repair/survival in response to DNA damage. Interleukin-lß (IL-lß) is a key mediator of inflammation. It is synthesized as an inactive precursor and requires cleavage by caspase-1 to be activated. caspase-1 itself is activated in molecular platforms called inflammasomes, which can be formed by members of the NOD-like receptors (NLR) family, like IPAF and NALPs. This study has investigated the role of another NLR, the structurally related protein NAIP, in the regulation of caspase-1 activation and IL-lß maturation. An inhibitory role of NAIP on caspase-1 activation and IL-lß maturation was demonstrated, as well as NAIP incorporation in the NALP3 inflammasome. This inhibitory property relies on NAIP BIR domains and is inhibited by NAIP LRRs. The exact mechanism of NAIP-mediated caspase-1 activation remains to be elucidated and the regulation of NAIP activation is discussed. The second part of this study focused on the caspase-2 activating protein PIDD. This protein is known to mediate caspase-2 activation via RAIDD and to signal NF-κB via RIP and NEMO in response to DNA damage. Two isoforms of PIDD, PIDD (isoform 1) and LRDD (isoform 2), have already been reported and a third isoform is described here. Investigation of the expressional regulation of these isoforms indicated that they are differentially expressed in tissues and cell lines, and that isoform 3 mRNA levels are upregulated in response to genotoxic stress. Functional studies demonstrated that all three isoforms can activate NF-κB in response to DNA damage, but only isoform 1 is able to interact with RAIDD and activate caspase-2, sensitizing cells to genotoxic stress-induced cell death. The intermediate domain located between the second ZUS and the DD is essential for the interaction of PIDD and RAIDD and the subsequent caspase-2 activation. Thus the differential splicing of PIDD mRNA leads to the formation of at least thrée proteins with antagonizing/agonizing functions that could participate in determining cell fate in response to DNA damage.

U.S. National Parks and "The Tragedy of the Commons" : A contribution to the characterization of U.S. mountain guides' professional practice

This paper aims at presenting the stakes related to the access to protected land in the United States and to its conservation, through the analysis of the professional practice of U.S. mountain guides. From a methodological standpoint, this research is based both on a theoretical analysis grounded in the field of environmental economics and on an empirical study. The authors' starting point is Garrett Hardin's paper, "The Tragedy of the Commons" (Science, 1968), even if it introduces some confusion on the notion of common goods. So as to avoid this confusion, the authors use two theoretical tools pertaining to a typology of common goods and the different property rights that can be applied in National Parks. Finally, they apply this framework to the observations made on the field in Colorado in July 2009.

Ocular and systemic bio-distribution of rhodamine-conjugated liposomes loaded with VIP injected into the vitreous of Lewis rats.

PURPOSE: Local delivery of therapeutic molecules encapsulated within liposomes is a promising method to treat ocular inflammation. The purpose of the present study was to define the biodistribution of rhodamine-conjugated liposomes loaded with vasoactive intestinal peptide (VIP), an immunosuppressive neuropeptide, following their intravitreal (IVT) injection in normal rats. METHODS: Healthy seven- to eight-week-old Lewis male rats were injected into the vitreous with empty rhodamine-conjugated liposomes (Rh-Lip) or with VIP-loaded Rh-Lip (VIP-Rh-Lip; 50 mM of lipids with an encapsulation efficiency of 3.0+/-0.4 mmol VIP/mol lipids). Twenty-four h after IVT injection, the eyes, the cervical, mesenteric, and inguinal lymph nodes (LN), and spleen were collected. The phenotype and distribution of cells internalizing Rh-Lip and VIP-Rh-Lip were studied. Determination of VIP expression in ocular tissues and lymphoid organs and interactions with T cells in cervical LN was performed on whole mounted tissues and frozen tissue sections by immunofluorescence and confocal microscopy. RESULTS: In the eye, 24 h following IVT injection, fluorescent liposomes (Rh-Lip and VIP-Rh-Lip) were detected mainly in the posterior segment of the eye (vitreous, inner layer of the retina) and to a lesser extent at the level of the iris root and ciliary body. Liposomes were internalized by activated retinal Müller glial cells, ocular tissue resident macrophages, and rare infiltrating activated macrophages. In addition, fluorescent liposomes were found in the episclera and conjunctiva where free VIP expression was also detected. In lymphoid organs, Rh-Lip and VIP-Rh-Lip were distributed almost exclusively in the cervical lymph nodes (LN) with only a few Rh-Lip-positive cells detected in the spleen and mesenteric LN and none in the inguinal LN. In the cervical LN, Rh-Lip were internalized by resident ED3-positive macrophages adjacent to CD4 and CD8-positive T lymphocytes. Some of these T lymphocytes in close contact with macrophages containing VIP-Rh-Lip expressed VIP. CONCLUSIONS: Liposomes are specifically internalized by retinal Müller glial cells and resident macrophages in the eye. A limited passage of fluorescent liposomes from the vitreous to the spleen via the conventional outflow pathway and the venous circulation was detected. The majority of fluorescent liposomes deposited in the conjunctiva following IVT injection reached the subcapsular sinus of the cervical LN via conjuntival lymphatics. In the cervical LN, Rh-Lip were internalized by resident subcapsular sinus macrophages adjacent to T lymphocytes. Detection of VIP in both macrophages and T cells in cervical LN suggests that IVT injection of VIP-Rh-Lip may increase ocular immune privilege by modulating the loco-regional immune environment. In conclusion, our observations suggest that IVT injection of VIP-loaded liposomes is a promising therapeutic strategy to dampen ocular inflammation by modulating macrophage and T cell activation mainly in the loco-regional immune system.

Comparative and functional genomics provide insights into the pathogenicity of dermatophytic fungi.

ABSTRACT: BACKGROUND: Millions of humans and animals suffer from superficial infections caused by a group of highly specialized filamentous fungi, the dermatophytes, which exclusively infect keratinized host structures. To provide broad insights into the molecular basis of the pathogenicity-associated traits, we report the first genome sequences of two closely phylogenetically related dermatophytes, Arthroderma benhamiae and Trichophyton verrucosum, both of which induce highly inflammatory infections in humans. RESULTS: 97% of the 22.5 megabase genome sequences of A. benhamiae and T. verrucosum are unambiguously alignable and collinear. To unravel dermatophyte-specific virulence-associated traits, we compared sets of potentially pathogenicity-associated proteins, such as secreted proteases and enzymes involved in secondary metabolite production, with those of closely related onygenales (Coccidioides species) and the mould Aspergillus fumigatus. The comparisons revealed expansion of several gene families in dermatophytes and disclosed the peculiarities of the dermatophyte secondary metabolite gene sets. Secretion of proteases and other hydrolytic enzymes by A. benhamiae was proven experimentally by a global secretome analysis during keratin degradation. Molecular insights into the interaction of A. benhamiae with human keratinocytes were obtained for the first time by global transcriptome profiling. Given that A. benhamiae is able to undergo mating, a detailed comparison of the genomes further unraveled the genetic basis of sexual reproduction in this species. CONCLUSIONS: Our results enlighten the genetic basis of fundamental and putatively virulence-related traits of dermatophytes, advancing future research on these medically important pathogens.

Spatial pattern of floral morphology: a possible insight into the effects of pollinators on plant distribution

Pollination syndromes involve convergent evolution towards phenotypes composed of specific scents, colours or floral morphologies that attract or restrict pollinator access to reward. How these traits might influence the distributions of plant species in interaction with pollinators has rarely been investigated. We sampled 870 vegetation plots in the western Swiss Alps and classified the plant species into seven blossom types according to their floral morphology (wind, disk, funnel, tube, bilabiate, head or brush). We investigated the environmental features of plots with functional diversity (FD) lower than expected by chance alone to detect potential pollination filtering and related the proportions of the seven blossom types to a combination of environmental descriptors. From these results, we inferred the potential effect of the pollinator on the spatial distribution of plant species. The vegetation plots with significantly lower FD of blossom types than expected by chance were found at higher altitudes, and the proportions of blossom types were strongly patterned along the same gradient. These results support a biotic filtering effect on plant species assemblages through pollination: disk blossoms became dominant at higher altitudes, resulting in a lower FD. In harsh conditions at high altitudes, pollinators usually decrease in activity, and the openness of the disk blossom grants access to any available pollinator. Inversely, bilabiate blossoms, which are mostly pollinated by bees, were more abundant at lower elevations, which are characterised by greater abundance and diversity of bees. Generalisation through openness of the blossom could be advantageous at high elevations, while specialisation could be a successful alternative strategy at lower elevations. The approach used in this study is purely correlative, and further investigations should be conducted to infer the nature of the causal relationship between plant and pollinator distributions.

Functional analysis of human POT1 and RPA : insights into the role of single stranded DNA binding proteins at telomeres

Abstract Telomeres, the natural ends of chromosomes, need to be protected from chromosome end fusions, aberrant homologous recombination and degradation. In humans, chromosome ends are specified through arrays of tandemly repeated 5'-TTAGGG-3' hexamers, ending in a 3' overhang. A complex formed by the six proteins TRF1, TRF2, hRap1, TIN2, TPP1 and POT1 specifically assocìates with and protects telomeres. Telomeres are maintained by semiconservative DNA replication and by a specialized reverse transcriptase, telomerase, that carries an RNA subunit which templates new telomeric repeat synthesis. The telomeric single stranded (ss) DNA binding protein POT1 protects the telomeric 3' overhang and modulates telomerase-mediated telomere elongation. It is possible that POT1 also influences DNA synthesis during semiconservative DNA replication, which is initiated by the DNA polymerase alpha-primase complex. The heterotrimeric ss DNA-binding protein RPA plays essential roles during DNA replication. RPA binds to ss DNA with high affinity in order to stabilize ss DNA and facilitate nascent strand synthesis at the replication fork. Here we investigate how the two proteins RPA and POT1 contribute to telomere maintenance by regulating semi-conservative DNA replication and telomerase. Using chromatin immunoprecipitation experiments, we show that RPA associates with telomeres during S-phase. Analysis of telomere structure in cells shRNA-depleted for RPA and POT1 reveals that loss of RPA and POT1 causes exposure of single-stranded DNA at telomeres, suggestive of incomplete DNA replication. Biochemical experiments using purified recombinant POT1 and RPA show that saturating telomeric oligonucleotides with POT1 or RPA reduces the primase activity of the DNA polymerase alpha-primase complex and the overall activity of telomerase. POT1 and RPA also increase the primer extension by DNA polymerase alpha-primase complex and the processivity of telomerase under certain conditions, although POT1 increases the activities to a greater extent than RPA. We propose that POT1 is required for proper replication of the lagging strand of telomeres and that some phenotypes observed in POT1-depleted cells may stern from incomplete DNA replication rather than de-protection of the single-stranded overhang. Résumé Les télomères, les extrémités normales des chromosomes linéaires, doivent être protégés des fusions chromosomiques, d'événements de recombinaison homologue aberrants et de phénomènes de dégradation. Chez l'Homme, les extrémités des chromosomes sont constitués d'ADN double brin répétitif de séquence 5'-TTAGGG-3', d'une extension simple brin 3' sortante et d'un complexe protéique formé des six facteurs TRF1, TRF2, hRap1, TIN2, TPP1 et POT1 qui, s'associant à cette séquence, protègent l'ADN télomèrique. Les télomères sont maintenus par la télomérase, une transcriptase inverse capable d'allonger l'extension 3' sortante télomérique. POT1 lie l'ADN simple brin télomérique et module l'élongation des télomères par la télomérase. POT1 pourrait en théorie également influencer la réplication semi-conservative de l'ADN. L'ADN-polymérase Pal alpha-primase amorce et initie la synthèse d'ADN. Pendant la réplication, l'ADN simple brin est stabilisé par RPA, un complexe hétérotrimèrique qui lie l'ADN simple brin. RPA facilite la synthèse du brin naissant à la fourche de réplication. Ici nous avons étudié comment ces deux protéines qui lient l'ADN simple brin, RPA et POT1, régulent la réplication des télomères par la télomérase et la machinerie classique de réplication de l'ADN. Par immunoprécipitation de chromatine (ChIP), nous montrons que RPA est localisé aux télomères lors de la phase S du cycle cellulaire. De plus, l'analyse de la structure des télomeres indique que !a perte de RPA ou de POT1 conduit à l'apparition d'ADN simple brin télomérique, suggérant une réplication incomplète de l'ADN télomérique in vivo. Par une approche complémentaire biochimique utilisant les protéines POT1 et RPA recombinantes purifiées, nous montrons également que la liaison de POT1 ou de RPA à des oligonucléotides télomériques bloque l'activité primase du complexe polymérase alpha/primase et réduit l'activité télomérase sur ces substrats. En revanche, leur liaison augmente l'activité ADN-polymérase du complexe polymérase alpha/primase, ainsi que fa processivité de la télomérase dans certaines conditions, POT1 étant le plus efficace des deux facteurs. Nous proposons que POT1 est nécessaire à la réplication du brin retardé au niveau des télomères, ce qui suggère que certains phénotypes des cellules déplétés en POT1 puissent résulter d'une réplication incomplète de l'ADN télémétrique plutôt que d'une déprotection de l'extrémité sortante des télomères.

New insights into the role of microRNAs in pancreatic ß-cell maturation and plasticity

Le diabète est une maladie chronique caractérisée par une élévation du taux de sucre dans le sang aussi appelé « glycémie » reflétant un état pathologique. L'élévation de la glycémie au long cours a des répercussions délétères sur nombreux de nos tissus et organes d'où l'apparition de complications sévères chez les sujets diabétiques pouvant atteindre les yeux, les reins, le système nerveux, le système cardiovasculaire et les membres inférieurs. La carence en une hormone essentielle à notre organisme, l'insuline, est au coeur du développement de la maladie. L'insuline induit la captation du glucose circulant dans le sang en excès suite à une prise alimentaire riche en glucides et favorise son utilisation et éventuellement son stockage dans les tissus tels que le foie, le tissu adipeux et les muscles. Ainsi, l'insuline est vitale pour réguler et maintenir stable notre niveau de glycémie. Les cellules bêta du pancréas sont les seules entités de notre corps capables de produire de l'insuline et une perte de fonctionnalité associée à leur destruction ont été mises en cause dans le processus pathologique du diabète de type 2. Cependant la pleine fonctionnalité et la maturation des cellules bêta n'apparaissent qu'après la naissance lorsque le pancréas en développement a atteint sa masse adulte définitive. Enfin, une fois la masse des cellules bêta définitive établie, leur nombre et volume restent relativement constants au cours de la vie adulte chez un sujet sain. Néanmoins, au cours de périodes critiques les besoins en insuline sont augmentés tel qu'observé chez les femmes enceintes et les personnes obèses qui ont une perte de sensibilité à l'insuline qui se traduit par la nécessité de sécréter plus d'insuline afin de maintenir une glycémie normale. Dans l'hypothèse où la compensation n'a pas lieu ou n'est pas aboutie, le diabète se développe. Le processus de maturation postnatale ainsi que les événements compensatoires sont donc des étapes essentielles et de nombreuses questions sont encore non résolues concernant l'identification des mécanismes les régulant. Parmi les acteurs potentiels figurent de petites molécules d'ARN découvertes récemment appelées microARNs et qui ont été rapidement suggérées très prometteuses dans l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans le cadre du diabète et d'autres pathologies. Les microARNs vont réguler l'expression de notre génome sans en modifier la séquence, phénomène également appelé épigénétique, ce qui résulte en des différences de comportement et de fonction cellulaires. Les microARNs sont donc susceptibles de jouer un rôle clé dans l'ensemble des processus biologiques et notre environnement associé à nos prédispositions génétiques peuvent grandement modifier leur niveau et donc leur action, qui à son tour se répercutera sur notre état physiologique. En effet nous avons identifié des changements de microARNs dans les cellules d'îlots pancréatiques de modèles animaux (rats et souris) associés à un état de résistance à l'insuline (grossesse et obésité). Par le biais d'expériences in vitro sur des cellules bêta extraites de rats et conservées en culture, nous avons pu analyser de plus près l'implication des microARNs dans la capacité des cellules bêta à sécréter de l'insuline mais aussi à se multiplier et à survivre au sein d'un environnement toxique. Ainsi, nous avons identifié des microARNs qui participent positivement à la compensation des cellules bêta, sous la direction d'hormones telles les estrogènes ou d'une hormone libérée par l'intestin au cours de la digestion (l'inerétine GLP1) et qui est largement utilisée comme agent thérapeutique dans la médication contre le diabète. Dans un second temps nous avons utilisé une stratégie similaire afin de déterminer le rôle de microARNs préalablement détectés comme étant changés au cours du développement postnatal des cellules bêta chez le rat. Cette étude a également mené à l'identification de microARNs participant à la maturation et à l'expansion de la masse des cellules bêta sous l'influence de la composition du régime alimentaire et des besoins en insuline adéquats qui en dépendent. Ces études apportent la vision de nouveaux mécanismes moléculaires impliquant les microARNs et démontrant leur importance pour le bon fonctionnement des cellules bêta et leur capacité d'adaptation à l'environnement. -- Les cellules bêta sont une composante des îlots pancréatiques de Langerhans et sont des cellules hautement différenciées qui ont l'unique capacité de sécréter de l'insuline sous l'influence des nutriments suite à une prise alimentaire. L'insuline facilite l'incorporation de glucose dans ses tissus cibles tels le foie, le tissu adipeux et les muscles. Bien que les besoins en insuline soient relativement constants au cours de la vie d'un individu sain, certaines conditions associées à un état de résistance à l'insuline, telles la grossesse ou l'obésité, requièrent une libération d'insuline majorée. En cas de résistance à l'insuline, une dysfonction des cellules bêta plus ou moins associée à leur mort cellulaire, conduisent à une sécrétion d'insuline insuffisante et au développement d'une hyperglycémie chronique, caractéristique du diabète de type 2. Jusqu'à présent, les mécanismes moléculaires sous- jacents à la compensation des cellules bêta ou encore menant à leur dysfonction restent peu connus. Découverts récemment, les petits ARNs non-codant appelés microARNs (miARNs), suscitent un intérêt grandissant de par leur potentiel thérapeutique pour la prise en charge et le traitement du diabète. Les miARNs sont de puissants régulateurs de l'expression génique qui lient directement le 3'UTR de leurs ARN messagers cibles afin d'inhiber leur traduction ou d'induire leur dégradation, ce qui leur permet de contrôler des fonctions biologiques multiples. Ainsi, nous avons pris pour hypothèse que les miARNs pourraient jouer un rôle essentiel en maintenant la fonction des cellules bêta et des processus compensatoires afin de prévenir le développement du diabète. Lors d'une première étude, une analyse transcriptomique a permis l'identification de miARNs différemment exprimés au sein d'îlots pancréatiques de rattes gestantes. Parmi eux, le miR-338-3p a démontré la capacité de promouvoir la prolifération et la survie des cellules bêta exposées à des acides gras saturés et des cytokines pro-inflammatoires, sans altérer leur propriété sécrétrice d'insuline. Nous avons également identifié deux hormones reconnues pour leurs propriétés bénéfiques pour la physiologie de la cellule bêta, l'estradiol et l'incrétine GLP1, qui régulent les niveaux du miR-338-3p. Ce miARN intègre parfaitement les voies de signalisation de ces deux hormones dépendantes de l'AMP cyclique, afin de contrôler l'expression de nombreux gènes conduisant à son action biologique. Dans un projet ultérieur, notre objectif était de déterminer la contribution de miARNs dans l'acquisition de l'identité fonctionnelle des cellules bêta en période postnatale. En effet, directement après la naissance les cellules bêta sont reconnues pour être encore immatures et incapables de sécréter de l'insuline spécifiquement en réponse à l'élévation de la glycémie. Au contraire, la réponse insulinique induite par les acides aminés ainsi que la biosynthèse d'insuline sont déjà fonctionnelles. Nos recherches ont permis de montrer que les changements de miARNs corrélés avec l'apparition du phénotype sécrétoire en réponse au glucose, sont régis par la composition nutritionnelle du régime alimentaire et des besoins en insuline qui en découlent. En parallèle, le taux de prolifération des cellules bêta est considérablement réduit. Les miARNs que nous avons étudiés coordonnent des changements d'expression de gènes clés impliqués dans l'acquisition de propriétés vitales de la cellule bêta et dans la maintenancé de son identité propre. Enfin, ces études ont permis de clairement démontrer l'importance des miARNs dans la régulation de la fonction des cellules bêta pancréatiques. -- Beta-cells are highly differentiated cells localized in the pancreatic islets and are characterized by the unique property of secreting insulin in response to nutrient stimulation after meal intake. Insulin is then in charge of facilitating glucose uptake by insulin target tissues such as liver, adipose tissue and muscles. Despite insulin needs stay more or less constant throughout life of healthy individuals, there are circumstances such as during pregnancy or obesity which are associated to insulin resistance, where insulin needs are increased. In this context, defects in beta-cell function, sometimes associated with beta-cell loss, may result in the release of inappropriate amounts of insulin leading to chronic hyperglycemia, properly defined as type 2 diabetes mellitus. So far, the mechanisms underlying beta- cell compensation as well as beta-cell failure remain to be established. The recently discovered small non-coding RNAs called microRNAs (miRNAs) are emerging as interesting therapeutic targets and are bringing new hope for the treatment of diabetes. miRNAs display a massive potential in regulating gene expression by directly binding to the 3'UTR of messenger RNAs and by inhibiting their translation and/or stability, enabling them to modify a wide range of biological functions. In view of this, we hypothesized that miRNAs may play an essential role in preserving the functional beta-cell mass and permitting to fight against beta-cell exhaustion and decompensation that can lead to diabetes development. In a first study, global profiling in pancreatic islets of pregnant rats, a model of insulin resistance, led to the identification of a set of differentially expressed miRNAs. Among them, miR-338- 3p was found to promote beta-cell proliferation and survival upon exposure of islet cells to pro- apoptotic stimuli such as saturated fatty acids or pro-inflammatory cytokines, without impairment in their capacity to release insulin. We also discovered that miR-338-3p changes are driven by two hormones, the estradiol and the incretin GLP1, both well known for their beneficial impact on beta- cell physiology. Consistently, we found that miR-338-3p integrates the cAMP-dependent signaling pathways regulated by these two hormones in order to control the expression of numerous genes and execute its biological functions. In a second project, we aimed at determining whether miRNAs contribute to the acquisition of beta-cell identity. Indeed, we confirmed that right after birth beta-cells are still immature and are unable to secrete insulin specifically in response to elevated concentrations of glucose. In contrast, amino acid-stimulated insulin release as well as insulin biosynthesis are already fully functional. In parallel, newborn beta-cells are proliferating intensively within the expanding pancreas. Interestingly, we demonstrated that the miRNA changes and the subsequent acquisition of glucose responsiveness is influenced by the diet composition and the resulting insulin needs. At the same time, beta-cell proliferation declines. The miRNAs that we have identified orchestrate expression changes of essential genes involved in the acquisition of specific beta-cell properties and in the maintenance of a mature beta-cell identity. Altogether, these studies clearly demonstrate that miRNAs play important roles in the regulation of beta-cell function.

Integration of Pore Features into the Evaluation of Fingerprint Evidence

Fingerprint practitioners rely on level 3 features to make decisions in relation to the source of an unknown friction ridge skin impression. This research proposes to assess the strength of evidence associated with pores when shown in (dis)agreement between a mark and a reference print. Based upon an algorithm designed to automatically detect pores, a metric is defined in order to compare different impressions. From this metric, the weight of the findings is quantified using a likelihood ratio. The results obtained on four configurations and 54 donors show the significant contribution of the pore features and translate into statistical terms what latent fingerprint examiners have developed holistically through experience. The system provides LRs that are indicative of the true state under both the prosecution and the defense propositions. Not only such a system brings transparency regarding the weight to assign to such features, but also forces a discussion in relation to the risks of such a model to mislead.

New insights into the role of PPARs.

Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are fatty acid-activated transcription factors belonging to the nuclear hormone receptor family. While PPARs are best known as regulators of energy homeostasis, evidence also has accumulated recently for their involvement in basic cellular functions. We review novel insights into PPAR functions in skin wound healing and liver, with emphasis on PPARβ/δ and PPARα, respectively. Activation of PPARβ/δ expression in response to injury promotes keratinocyte survival, directional sensing, and migration over the wound bed. In addition, interleukin (IL)-1 produced by the keratinocytes activates PPARβ/δ expression in the underlying fibroblasts, which hinders the mitotic activity of keratinocytes via inhibition of IL-1 signaling. Initially, roles were identified for PPARα in fatty acid catabolism. However, PPARα is also involved in downregulating many genes in female mammals. We have elucidated the mechanism of this repression, which requires sumoylation of PPARα. Physiologically, this control confers protection against estrogen-induced intrahepatic cholestasis.

Genome-wide association identifies nine common variants associated with fasting proinsulin levels and provides new insights into the pathophysiology of type 2 diabetes.

OBJECTIVE: Proinsulin is a precursor of mature insulin and C-peptide. Higher circulating proinsulin levels are associated with impaired β-cell function, raised glucose levels, insulin resistance, and type 2 diabetes (T2D). Studies of the insulin processing pathway could provide new insights about T2D pathophysiology. RESEARCH DESIGN AND METHODS: We have conducted a meta-analysis of genome-wide association tests of ∼2.5 million genotyped or imputed single nucleotide polymorphisms (SNPs) and fasting proinsulin levels in 10,701 nondiabetic adults of European ancestry, with follow-up of 23 loci in up to 16,378 individuals, using additive genetic models adjusted for age, sex, fasting insulin, and study-specific covariates. RESULTS: Nine SNPs at eight loci were associated with proinsulin levels (P < 5 × 10(-8)). Two loci (LARP6 and SGSM2) have not been previously related to metabolic traits, one (MADD) has been associated with fasting glucose, one (PCSK1) has been implicated in obesity, and four (TCF7L2, SLC30A8, VPS13C/C2CD4A/B, and ARAP1, formerly CENTD2) increase T2D risk. The proinsulin-raising allele of ARAP1 was associated with a lower fasting glucose (P = 1.7 × 10(-4)), improved β-cell function (P = 1.1 × 10(-5)), and lower risk of T2D (odds ratio 0.88; P = 7.8 × 10(-6)). Notably, PCSK1 encodes the protein prohormone convertase 1/3, the first enzyme in the insulin processing pathway. A genotype score composed of the nine proinsulin-raising alleles was not associated with coronary disease in two large case-control datasets. CONCLUSIONS: We have identified nine genetic variants associated with fasting proinsulin. Our findings illuminate the biology underlying glucose homeostasis and T2D development in humans and argue against a direct role of proinsulin in coronary artery disease pathogenesis.

Building hippocampal circuits to learn and remember: insights into the development of human memory

The hippocampal formation is essential for the processing of episodic memories for autobiographical events that happen in unique spatiotemporal contexts. Interestingly, before 2 years of age, children are unable to form or store episodic memories for recall later in life, a phenomenon known as infantile amnesia. From 2 to 7 years of age, there are fewer memories than predicted based on a forgetting function alone, a phenomenon known as childhood amnesia. Here, we discuss the postnatal maturation of the primate hippocampal formation with the goal of characterizing the development of the neurobiological substrates thought to subserve the emergence of episodic memory. Distinct regions, layers and cells of the hippocampal formation exhibit different profiles of structural and molecular development during early postnatal life. The protracted period of neuronal addition and maturation in the dentate gyrus is accompanied by the late maturation of specific layers in different hippocampal regions that are located downstream from the dentate gyrus, particularly CA3. In contrast, distinct layers in several hippocampal regions, particularly CA1, which receive direct projections from the entorhinal cortex, exhibit an early maturation. In addition, hippocampal regions that are more highly interconnected with subcortical structures, including the subiculum, presubiculum, parasubiculum and CA2, mature even earlier. These findings, together with our studies of the development of human spatial memory, support the hypothesis that the differential maturation of distinct hippocampal circuits might underlie the differential emergence of specific "hippocampus-dependent" memory processes, culminating in the emergence of episodic memory concomitant with the maturation of all hippocampal circuits.