Recent plant diversity changes on Europe's mountain summits.

In mountainous regions, climate warming is expected to shift species' ranges to higher altitudes. Evidence for such shifts is still mostly from revisitations of historical sites. We present recent (2001 to 2008) changes in vascular plant species richness observed in a standardized monitoring network across Europe's major mountain ranges. Species have moved upslope on average. However, these shifts had opposite effects on the summit floras' species richness in boreal-temperate mountain regions (+3.9 species on average) and Mediterranean mountain regions (-1.4 species), probably because recent climatic trends have decreased the availability of water in the European south. Because Mediterranean mountains are particularly rich in endemic species, a continuation of these trends might shrink the European mountain flora, despite an average increase in summit species richness across the region.

The loss of circadian PAR bZip transcription factors results in epilepsy.

DBP (albumin D-site-binding protein), HLF (hepatic leukemia factor), and TEF (thyrotroph embryonic factor) are the three members of the PAR bZip (proline and acidic amino acid-rich basic leucine zipper) transcription factor family. All three of these transcriptional regulatory proteins accumulate with robust circadian rhythms in tissues with high amplitudes of clock gene expression, such as the suprachiasmatic nucleus (SCN) and the liver. However, they are expressed at nearly invariable levels in most brain regions, in which clock gene expression only cycles with low amplitude. Here we show that mice deficient for all three PAR bZip proteins are highly susceptible to generalized spontaneous and audiogenic epilepsies that frequently are lethal. Transcriptome profiling revealed pyridoxal kinase (Pdxk) as a target gene of PAR bZip proteins in both liver and brain. Pyridoxal kinase converts vitamin B6 derivatives into pyridoxal phosphate (PLP), the coenzyme of many enzymes involved in amino acid and neurotransmitter metabolism. PAR bZip-deficient mice show decreased brain levels of PLP, serotonin, and dopamine, and such changes have previously been reported to cause epilepsies in other systems. Hence, the expression of some clock-controlled genes, such as Pdxk, may have to remain within narrow limits in the brain. This could explain why the circadian oscillator has evolved to generate only low-amplitude cycles in most brain regions.

Reciprocal regulation of brain and muscle Arnt-like protein 1 and peroxisome proliferator-activated receptor alpha defines a novel positive feedback loop in the rodent liver circadian clock.

Recent evidence has emerged that peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARalpha), which is largely involved in lipid metabolism, can play an important role in connecting circadian biology and metabolism. In the present study, we investigated the mechanisms by which PPARalpha influences the pacemakers acting in the central clock located in the suprachiasmatic nucleus and in the peripheral oscillator of the liver. We demonstrate that PPARalpha plays a specific role in the peripheral circadian control because it is required to maintain the circadian rhythm of the master clock gene brain and muscle Arnt-like protein 1 (bmal1) in vivo. This regulation occurs via a direct binding of PPARalpha on a potential PPARalpha response element located in the bmal1 promoter. Reversely, BMAL1 is an upstream regulator of PPARalpha gene expression. We further demonstrate that fenofibrate induces circadian rhythm of clock gene expression in cell culture and up-regulates hepatic bmal1 in vivo. Together, these results provide evidence for an additional regulatory feedback loop involving BMAL1 and PPARalpha in peripheral clocks.

Towards a connectome mapping pipeline for neonates using high-resolution MP2RAGE and DTI

Exploring the anatomical and functional connectivities between different regions of the brain (the "Connectome") is a core challenge in neuroscience. While robust methods are available for the adult brain, mapping the connectome in neonates is highly challenging. The purpose of this pilot study is to present a methodological approach for analyzing structural connectivity of a neonate brain and to exploit the MP2RAGE sequence with its advantageous contrast properties

Study of the SRR1-gene family in Arabidopsis, yeast and mouse cells

Abstract: Light is a very important environmental cue for plants. In addition to the energy for photosynthesis, it also provides information that is essential for many processes including seed germination, seedlings development, neighbours detection or transition from the vegetative to the reproductive state. Plants evolved different photoreceptors, among which the phytochromes (PHY), which are red/far-red photoreceptors. This family is composed of 5 members in Arabidopsis thaliana, among which phyB plays the major role for detection of red light. Phytochromes are also able to reset the phase of the circadian clock, which is composed of a complicated network of genes able to produce rhythms of about 24 hours, even in constant conditions. SRR1 (Sensitivity to Red light Reduced) is a gene that was shown to act in the phyB pathway as well as in the circadian clock. It was proposed to play a role in the maintenance of rhythms of the core oscillator because of the circadian phenotype of the srr1 mutant in constant light and in constant darkness. In the present study, we present data confirming the role of SRR1 in the core oscillator. Moreover, we show that SRR1 levels are not limiting for circadian rhythms nor for light perception. We show that the protein levels, the sub-cellular localisation or the complex in which SRR1 is found are not regulated in a circadian manner. Orthologues of SRR1 exist in numerous eukaryotes, forming a new gene family. None of the members of this family have been described. Here, we present data suggesting that the mouse orthologue of SRR1 may not be required for oscillation of the circadian clock of mouse cells in culture. The yeast gene (called BER1 for Benomyl REsistant) was studied to understand the biochemical function of this gene family. Based on synthetic genetic screens, a role of Ber1 was inferred in microtubules dynamics, N-terminal acetylation of protein and proteasome biogenesis. The effect of Ber1 on microtubules was confirmed by the observation that the ber1Δ mutant is more resistant to microtubule-depolymerising drugs and microscopic examination of microtubules in ber 1 Δ mutants. Complementation assays of ber1 Δ mutants and srrl mutants failed to reveal any obvious functional conservation of the mouse, yeast and Arabidopsis orthologues. In conclusion, the SRR1 family might encode genes that either plays different roles in different organisms, or have similar biochemical function but are involved in diverse pathway. Résumé: La lumière est un des facteurs abiotiques les plus important pour les plantes. En plus de l'énergie fournie pour la photosynthèse, elle fourni également de l'information nécessaire pour différents processus comme la germination, le développement des jeunes plantules, la détection de plantes avoisinantes ou encore la transition entre le développement végétatif et reproductif. Plusieurs types de photorécepteurs sont apparus chez les plantes au cours de l'évolution, notamment les phytochromes (PHI, qui perçoivent la lumière rouge et rouge lointaine. Cette famille est composé de 5 membres chez Arabidopsis thaliana, parmi lesquels phyB est le principal récepteur pour la lumière rouge. Les phytochromes sont aussi utiles pour la synchronisation entre les cycles jour-nuit dus à la rotation de la terre et l'horloge circadienne. Cette dernière est composée d'un réseau compliqué qui permet la production de rythmes capables de perdurer même en conditions constantes. SRRI (Sensitivity to Red light Reduced) est un gène qui agit dans la voie de signalisation de phyB ainsi que dans l'horloge circadienne. Il a été proposé que SRRI joue un rôle dans la maintenance des rythmes de l'oscillateur principal à cause des phénotypes circadiens du mutant srrl observés en lumière et en obscurité continue. Dans ce travail, nous présentons des données confirmant le rôle de SRR1 dans l'oscillateur principal. Nous montrons que les niveaux d'expression de SRRI ne sont pas limitants pour les rythmes circadiens ou la perception de la lumière. Enfin, nous montrons que le niveau d'accumulation de la protéine, sa localisation subcellulaire ou encore la taille du complexe dans lequel SRRl est trouvé ne sont pas régulés de façon circadiennes. Des orthologues de SRRI existent chez de nombreux eucaryotes, formant une nouvelle famille de gènes. Aucun des membres de cette famille n'a été étudié avant ce travail. Nous présentons des données suggérant que l'orthologue de la souris n'est peut-être pas requis pour les oscillations de l'horloge circadienne de cellules de souris en culture. Le gène de la levure (appelé SERI pour Benomyl REsistant) a été étudié afin de mieux comprendre la fonction biochimique de cette famille de gène. Une analyse par crible synthétique léthal a révélé un rôle de Ber1 dans la dynamique des microtubules, l'acétylation des protéines en N-terminal et la biogenèse du protéasome. L'effet de Ber1 sur les microtubules a été confirmé par l'observation du mutant ber1 en présence de drogue capable de dépolymériser les microtubules. Celui-ci est plus résistant à ces drogues que le type sauvage. Des expériences de complémentation n'ont pas montré de conservation de la fonction entre SRRI et ses homologues de souris ou de levure. En conclusion, la famille SRRI code pour des gènes qui pourraient avoir soit des rôles différents selon les organismes, soit la même fonction biochimique mais qui serait utile pour des voies de signalisation différentes.

Physiological function of PARbZip circadian clock-controlled transcription factors.

PARbZip proteins (proline and acidic amino acid-rich basic leucine zipper) represent a subfamily of circadian transcription factors belonging to the bZip family. They are transcriptionally controlled by the circadian molecular oscillator and are suspected to accomplish output functions of the clock. In turn, PARbZip proteins control expression of genes coding for enzymes involved in metabolism, but also expression of transcription factors which control the expression of these enzymes. For example, these transcription factors control vitamin B6 metabolism, which influences neurotransmitter homeostasis in the brain, and loss of PARbZip function leads to spontaneous and sound-induced epilepsy that are frequently lethal. In liver, kidney, and small intestine, PAR bZip transcription factors regulate phase I, II, and III detoxifying enzymes in addition to the constitutive androstane receptor (CAR), one of the principal sensors of xenobiotics. Indeed, knockout mice for the three PARbZip transcription factors are deficient in xenobiotic detoxification and display high morbidity, high mortality, and accelerated aging. Finally, less than 20% of these animals reach an age of 1 year. Accumulated evidences suggest that PARbZip transcription factors play a role of relay, coupling circadian metabolism of xenobiotic and probably endobiotic substances to the core clock circuitry of local circadian oscillators.

Wandel der Biodiversität in der Schweiz seit 1900: ist die Talsohle erreicht?

Die Biodiversität ist unsere Lebensgrundlage - ihr ökonomischer, ökologischer, sozialer und ästhetischer Wert kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Im Jahr 2003 beschlossen die Umweltminister Europas daher, den Verlust der Biodiversität bis ins Jahr 2010 zu stoppen. Haben wir dieses Ziel erreicht?Die vorliegende Studie des Forum Biodiversität Schweiz gibt fundierte Antworten auf diese Frage. Die umfassende Analyse zeigt auf Basis der besten verfügbaren Daten und differenziert für unterschiedliche Aspekte der biologischen Vielfalt, wie sich die Biodiversität in der Schweiz seit 1900 entwickelt hat. Die Resultate zeigen, dass weiterhin ein großer Handlungsbedarf besteht.

The Alps Vegetation Database - a geo-referenced community-level archive of all terrestrial plants occurring in the Alps.

Mountain ranges are biodiversity hotspots worldwide and provide refuge to many organisms under contemporary climate change. Gathering field information on mountain biodiversity over time is of primary importance to understand the response of biotic communities to climate changes. For plants, several long-term observation sites and networks of mountain biodiversity are emerging worldwide to gather field data and monitor altitudinal range shifts and community composition changes under contemporary climate change. Most of these monitoring sites, however, focus on alpine ecosystems and mountain summits, such as the global observation research initiative in alpine environments (GLORIA). Here we describe the Alps Vegetation Database, a comprehensive community level archive (GIVD ID EU-00-014) which aims at compiling all available geo-referenced vegetation plots from lowland forests to alpine grasslands across the greatest mountain range in Europe: the Alps. This research initiative was funded between 2008 and 2011 by the Danish Council for Independent Research and was part of a larger project to compare cross-scale plant community structure between the Alps and the Scandes. The Alps Vegetation Database currently harbours 35,731 geo-referenced vegetation plots and 5,023 valid taxa across Mediterranean, temperate and alpine environments. The data are mainly used by the main contributors of the Alps Vegetation Database in an ecoinformatics approach to test hypotheses related to plant macroecology and biogeography, but external proposals for joint collaborations are welcome.

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L'analyse globale (tab. 1) révèle qu'à quelques rares exceptions, la biodiversité s'est notablement appauvrie entre 1900 et 1990. Durant les vingt dernières années, le recul des effectifs de nombreuses espèces et l'érosion de la surface de certains habitats ont pu être ralentis. Dans de rares cas une évolution positive a même été constatée. Ces développements, encourageants en soi, ne se sont toutefois opérés qu'à partir d'un très faible niveau de biodiversité. Sur le Plateau suisse notamment, son état est très préoccupant.Dans l'ensemble, il n'a pas été possible d'enrayer le déclin de la biodiversité; nous n'avons pas encore touché le fond. Selon nos prévisions pour 2020 une tendance générale à la hausse, voire un véritable inversement de tendance, n'est pas possible dans les conditions actuelles (lois, instruments et mesures, respectivement mise en oeuvre de ces outils). La persistance de cet appauvrissement est notamment imputable à l'intensification de l'exploitation agricole des régions de montagne, à l'extension du milieu urbain et à l'accroissement des activités de tourisme et de loisir. A cela s'ajoutent de nouveaux facteurs de menace, tels que l'expansion des espèces invasives et les répercussions directes et indirectes des changements climatiques qui augmenteront encore la pression sur les espèces et les écosystèmes déjà menacés.

Homeostatic and circadian contribution to EEG and molecular state variables of sleep regulation.

STUDY OBJECTIVES: Besides their well-established role in circadian rhythms, our findings that the forebrain expression of the clock-genes Per2 and Dbp increases and decreases, respectively, in relation to time spent awake suggest they also play a role in the homeostatic aspect of sleep regulation. Here, we determined whether time of day modulates the effects of elevated sleep pressure on clock-gene expression. Time of day effects were assessed also for recognized electrophysiological (EEG delta power) and molecular (Homer1a) markers of sleep homeostasis. DESIGN: EEG and qPCR data were obtained for baseline and recovery from 6-h sleep deprivation starting at ZT0, -6, -12, or -18. SETTING: Mouse sleep laboratory. PARTICIPANTS: Male mice. INTERVENTIONS: Sleep deprivation. RESULTS: The sleep-deprivation induced changes in Per2 and Dbp expression importantly varied with time of day, such that Per2 could even decrease during sleep deprivations occurring at the decreasing phase in baseline. Dbp showed similar, albeit opposite dynamics. These unexpected results could be reliably predicted assuming that these transcripts behave according to a driven damped harmonic oscillator. As expected, the sleep-wake distribution accounted for a large degree of the changes in EEG delta power and Homer1a. Nevertheless, the sleep deprivation-induced increase in delta power varied also with time of day with higher than expected levels when recovery sleep started at dark onset. CONCLUSIONS: Per2 and delta power are widely used as exclusive state variables of the circadian and homeostatic process, respectively. Our findings demonstrate a considerable cross-talk between these two processes. As Per2 in the brain responds to both sleep loss and time of day, this molecule is well positioned to keep track of and to anticipate homeostatic sleep need. CITATION: Curie T; Mongrain V; Dorsaz S; Mang GM; Emmenegger Y; Franken P. Homeostatic and circadian contribution to EEG and molecular state variables of sleep regulation. SLEEP 2013;36(3):311-323.

The circadian clock coordinates ribosome biogenesis.

Biological rhythms play a fundamental role in the physiology and behavior of most living organisms. Rhythmic circadian expression of clock-controlled genes is orchestrated by a molecular clock that relies on interconnected negative feedback loops of transcription regulators. Here we show that the circadian clock exerts its function also through the regulation of mRNA translation. Namely, the circadian clock influences the temporal translation of a subset of mRNAs involved in ribosome biogenesis by controlling the transcription of translation initiation factors as well as the clock-dependent rhythmic activation of signaling pathways involved in their regulation. Moreover, the circadian oscillator directly regulates the transcription of ribosomal protein mRNAs and ribosomal RNAs. Thus the circadian clock exerts a major role in coordinating transcription and translation steps underlying ribosome biogenesis.

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Il est maintenant accepté par une large part de la communauté scientifique que le climat est en train de changer sous l'influence des gaz à effet de serre émis par les activités humaines. Pour la Suisse, cela correspond à une augmentation des températures et à une diminution probable des précipitations estivales.Etant donné le manque de recul et de données historiques précises, l'influence des changements climatiques sur la biodiversité n'est encore connue que d'études ponctuelles limitées à certaines espèces. Celles-ci nous livrent néanmoins des signaux clairs de changement dans la distribution et la phénologie des espèces, généralement cohérents avec les résultats des modèles prédictifs pour le futur.Globalement, les espèces montrent une tendance à migrer vers les altitudes supérieures. Celles qui occupent aujourd'hui les altitudes les plus élevées vont probablement voir leur domaine se rétrécir. De grands risques d'extinction planent donc sur les espèces alpines, pour lesquelles la Suisse a une responsabilité toute particulière. Parallèlement, la diminution des précipitations estivales va augmenter les problèmes de sécheresses, ce qui pourrait conduire, par exemple, à une réduction des forêts en Valais central et à un assèchement prématuré des lieux de ponte des amphibiens. Inversement, certaines espèces thermophiles de basses altitudes pourraient profiter des nouvelles conditions en accroissant leur domaine de répartition, comme déjà observé chez certains insectes.En plus des changements climatiques, d'autres facteurs menacent indirectement les espèces. La forte fragmentation du territoire limitera la capacité des espèces à coloniser de nouveaux territoires par manque de connexions entre les milieux favorables. Un climat plus chaud permettra une intensification de l'agriculture en montagne, accompagnée des effets néfastes déjà bien connus en plaine, ou pourrait favoriser certaines maladies. De plus, les printemps plus précoces décaleront le développement de certaines espèces, ce qui pourrait fortement modifier les interactions entre espèces et les chaînes trophiques.Les conséquences des changements climatiques sur la biodiversité dépendront aussi des décisions prises au niveau national et international et des mesures prises pour la protection du climat. Afin de limiter les pertes, il est important de mettre en place des corridors favorisant la colonisation de nouvelles aires par les espèces et d'utiliser les synergies possibles entre protection de la biodiversité et lutte contre les changements climatiques. De plus, le monitoring des espèces les plus sensibles aidera à développer, avant qu'il ne soit trop tard, les mesures complémentaires nécessaires à leur conservation.