Étude moléculaire de la fonction du gène Bmi1 dans le processus de sénescence du système nerveux

Des études présentées dans cette thèse ont permis de démontrer que le gène du groupe Polycomb (PcG) Bmi1 est essentiel à l’auto-renouvellement des progéniteurs rétiniens immatures et pour le développement rétinien après la naissance. Ce travail illustre chez l’embryon que Bmi1 est hautement enrichie dans une sous-population de progéniteurs rétiniens exprimant le marqueur de surface SSEA-1 et différents marqueurs de cellules souches. À tous les stades de développement analysés, l’absence de Bmi1 résulte en une diminution de la prolifération et de l’auto-renouvellement des progéniteurs immatures. Pour mieux comprendre la cascade moléculaire en absence de Bmi1, nous avons inactivé p53 dans les colonies Bmi1-/-. Cette inactivation a permis une restauration partielle du potentiel d’auto-renouvellement. De plus, en absence de Bmi1, la prolifération et la maintenance de la population de progéniteurs rétiniens immatures localisés dans le corps ciliaire sont aussi affectées après la naissance. Bmi1 permet donc de distinguer les progéniteurs immatures de la population principale de progéniteurs, et est requis pour le développement normal de la rétine. Nous avons également démontré que l’oncogène Bmi1 est requis dans les neurones pour empêcher l’apoptose et l’induction d’un programme de vieillissement prématuré, causé par une baisse des défenses anti-oxydantes. Nous avons observé dans les neurones Bmi1-/- une augmentation des niveaux de p53, de la concentration des ROS et de la sensibilité aux agents neurotoxiques. Nous avons démontré ainsi que Bmi1 contrôle les défenses anti-oxydantes dans les neurones en réprimant l’activité pro-oxydante de p53. Dans les neurones Bmi1-/-, p53 provoque la répression des gènes anti-oxydants, induisant une augmentation des niveaux de ROS. Ces résultats démontrent pour la première fois que Bmi1 joue un rôle critique dans la survie et le processus de vieillissement neuronal.

Impact d’une mutation ponctuelle stratégique de la protéine HOXB4 sur son pouvoir de régulation, de prolifération et de différenciation des CSH et des progéniteurs murins

L’expansion des cellules souches hématopoïétiques ex vivo représente une option des plus intéressante afin d’améliorer les greffes de moelle osseuse. Le facteur de transcription HOXB4 semble être le candidat ayant le plus de potentiel jusqu’à présent. Cependant, la très courte demi-vie de la protéine représente un obstacle majeur dans l’élaboration de protocoles cliniques. Par contre, la substitution d’un acide aminé (3 mutations individuelles) dans la partie N-terminale de la protéine augmente de près de 3 fois la stabilité intracellulaire de HOXB4. Nous avons comparé l’activité biologique de ces mutants à celle de HOXB4 natif (« wt ») dans des essais in vitro et in vivo. Nous avons démontré que la surexpression de HOXB4 muté par infection des cellules souches hématopoïétiques n’affectait pas leur pouvoir de reconstitution hématopoïétique à long terme dans des souris transplantées. Par ailleurs, nous avons noté que dans les essais de reconstitution hématopoïétique en compétition et en non compétition, les cellules surexprimant les protéines mutées ont une expansion supérieure in vitro et reconstituent le sang et la rate avec une répartition de cellules lymphoïdes et myéloïdes plus près de souris non-transplantées comparativement aux cellules exprimant HOXB4 « wt ». De plus, les cellules surexprimant la protéine HOXB4 mutée apparaissent beaucoup plus rapidement et en plus grande proportion dans le sang comparativement aux cellules surexprimant la forme native. Une des protéines HOXB4 mutées (1426) ne permet pas l’expansion des progéniteurs myéloïdes immatures (CMP) contrairement à la protéine « wt ». Et finalement, par les études de modulation intracellulaire protéique, nous avons démontré que les comportements des protéines HOXB4 « wt » et mutées envers les cellules souches hématopoïétiques et progéniteurs n’étaient pas complètement dus à un effet de concentration protéique.

Analyse génétique de la fonction du gène Polycomb Bmi1 dans le développement et la survie des photorécepteurs chez la souris.

La rétine est constituée de plusieurs types de neurones incluant les cellules amacrines, ganglionnaires, bipolaires et les photorécepteurs. Les photorécepteurs, qui englobent les cônes et les bâtonnets, sont des neurones sensoriels hautement spécialisés qui permettent la conversion de la lumière en signaux électriques par le mécanisme de phototransduction. Les mécanismes moléculaires par lesquels les progéniteurs rétiniens (RPCs) se différencient en différents neurones spécialisés comme les photorécepteurs sont encore peu connus. Le gène Polycomb Bmi1 appartient à la famille des gènes Polycomb qui forment des complexes multimériques impliqués dans la répression de l’expression génique via le remodelage de la chromatine. Au niveau biologique, le gène Bmi1 régule, entre autre, le contrôle de la prolifération cellulaire, le métabolisme des radicaux libres, et la réparation de l’ADN. Récemment, il a été démontré que Bmi1 joue un rôle critique dans la prolifération et l’auto-renouvellement d’un groupe de RPCs immatures. De plus, Bmi1 est essentiel au développement post-natal de la rétine. L'objectif de cette étude est d'analyser le rôle de Bmi1 dans le développement et la survie des photorécepteurs chez la souris. Nos résultats révèlent un phénotype de dégénérescence des photorécepteurs de types cônes chez notre modèle de souris déficiente pour Bmi1. Les bâtonnets sont insensibles à la mutation. De plus, Bmi1 est exprimé de façon prédominante dans les cônes. Nos expériences de culture de cellules rétiniennes suggèrent que le phénotype est cellule-autonome. Par ailleurs, la co-délétion du gène Chk2, membre de la réponse aux dommages à l'ADN, permet de ralentir la progression du phénotype. Les rétines Bmi1-/- et Bmi1-/-Chk2-/- présentent une augmentation importante des dommages oxydatifs à l'ADN. Ces résultats suggèrent que le stress oxydatif pourrait jouer un rôle important dans la survie des cônes. L'étude du rôle du gène Polycomb Bmi1 dans les photorécepteurs est importante pour une meilleure compréhension des mécanismes contribuant à la survie des cônes et pourrait mener à la découverte de nouveaux traitements des maladies dégénératives des cônes.

Régulation de l’expression du gène Six6 par les facteurs de transcription Lhx2 et Pax6 dans le contexte des cellules souches rétiniennes

La rétinogésèse des vertébrés est la culmination de processus biologiques complexes parfaitement exécutés. Cette délicate orchestration est principalement contrôlée par les facteurs de transcription qui permettent aux progéniteurs rétiniens de proliférer, de s’auto-renouveler et de se différencier de façon appropriée. Les facteurs de transcription à homéodomaine sont les protéines qui sont responsables de la démarcation du site du primordium optique et participeront même à la différenciation tardive des différents types cellulaires de la rétine. Le contrôle génétique concernant l‘activation de l’expression de facteurs de transcription est peu connu. Nous avons étudié les séquences génomique avoisinant le gène Six6 afin d’identifier et mieux comprendre son promoteur. Des expériences d’immunoprécipitation de chromatine et des essais luciférases ont confirmé la liaison et la transactivation synergique du promoteur potentiel de Six6 par Lhx2 et Pax6 in vitro. Cette présente étude confirme et précise également le rôle de Lhx2 au niveau du développement précoce de l’oeil. La compréhension détaillée des réseaux génétiques régulant les progéniteurs rétiniens à former une rétine fonctionnelle est essentielle. En effet, lorsque ces connaissances seront acquises, nous serons en mesure d’appliquer les thérapies cellulaires pour rétablir les fonctions rétiniennes lors de pathologies dégénératives.

Les oncogènes NUP98-PHF23 et NUP98-HOXD13 confèrent un potentiel aberrant d’auto-renouvellement aux progéniteurs thymiques.

L’initiation de la leucémogénèse dans la leucémie aigue lymphoblastique (LAL)-T résulte de l’activation aberrante de facteurs de transcription de la lignée lymphocytaire T. Nous démontrons que les gènes de fusion NUP98-PHF23 (NP23) et NUP98-HOXD13 (NHD13) reprogramment les thymocytes normaux en cellules souches pré-leucémiques (CS-préL) possédant un potentiel aberrant d’auto-renouvellement. Basé sur des essais de clonalité performés sur des thymocytes transplantés en série, nous avons découvert que cette population est hiérarchisée similairement aux cellules souches hématopoïétiques normales. Ces CS-préL dévoilent un enrichissement du compartiment de précurseurs thymiques immatures KIT+ où les deux oncogènes, NP23 et NHD13, activent des gènes impliqués dans l’autorenouvellement, incluant Hoxa9, Hoxa10, Lyl1 et Hhex. De plus, l’activité d’autorenouvellement est abrogée par les ARN interférents contre Lyl1 et Hhex, indiquant leur implication fonctionnelle en aval de NP23 et NHD13. Puisque ces gènes sont aussi activés en aval de trois autres oncogènes dans la LAL-T, SCL/TAL1, LMO1 et LMO2, nous concluons que les niveaux d’activation de Lyl1 et Hhex fixent le seuil de reprogrammation des thymocytes normaux en CS-préL. Malgré l'efficacité des traitements de chimiothérapie actuels à diminuer la masse tumorale, les CS-préL sont épargnées, pouvant mener à des rechutes. Nos résultats répondent à ce besoin et proposent de nouvelles avenues permettant de cibler les CS-préL du compartiment de thymocytes immatures dans la LAL-T.

Les oncogènes NUP98-PHF23 et NUP98-HOXD13 confèrent un potentiel aberrant d’auto-renouvellement aux progéniteurs thymiques

L’initiation de la leucémogénèse dans la leucémie aigue lymphoblastique (LAL)-T résulte de l’activation aberrante de facteurs de transcription de la lignée lymphocytaire T. Nous démontrons que les gènes de fusion NUP98-PHF23 (NP23) et NUP98-HOXD13 (NHD13) reprogramment les thymocytes normaux en cellules souches pré-leucémiques (CS-préL) possédant un potentiel aberrant d’auto-renouvellement. Basé sur des essais de clonalité performés sur des thymocytes transplantés en série, nous avons découvert que cette population est hiérarchisée similairement aux cellules souches hématopoïétiques normales. Ces CS-préL dévoilent un enrichissement du compartiment de précurseurs thymiques immatures KIT+ où les deux oncogènes, NP23 et NHD13, activent des gènes impliqués dans l’autorenouvellement, incluant Hoxa9, Hoxa10, Lyl1 et Hhex. De plus, l’activité d’autorenouvellement est abrogée par les ARN interférents contre Lyl1 et Hhex, indiquant leur implication fonctionnelle en aval de NP23 et NHD13. Puisque ces gènes sont aussi activés en aval de trois autres oncogènes dans la LAL-T, SCL/TAL1, LMO1 et LMO2, nous concluons que les niveaux d’activation de Lyl1 et Hhex fixent le seuil de reprogrammation des thymocytes normaux en CS-préL. Malgré l'efficacité des traitements de chimiothérapie actuels à diminuer la masse tumorale, les CS-préL sont épargnées, pouvant mener à des rechutes. Nos résultats répondent à ce besoin et proposent de nouvelles avenues permettant de cibler les CS-préL du compartiment de thymocytes immatures dans la LAL-T.

Developmental Rate Of Immatures Of Two Fly Species Of Forensic Importance: Sarcophaga (liopygia) Ruficornis And Microcerella Halli (diptera: Sarcophagidae).

Since insect species are poikilothermic organisms, they generally exhibit different growth patterns depending on the temperature at which they develop. This factor is important in forensic entomology, especially for estimating postmortem interval (PMI) when it is based on the developmental time of the insects reared in decomposing bodies. This study aimed to estimate the rates of development, viability, and survival of immatures of Sarcophaga (Liopygia) ruficornis (Fabricius 1794) and Microcerella halli (Engel 1931) (Diptera: Sarcophagidae) reared in different temperatures: 10, 15, 20, 25, 30, and 35 ± 1 °C. Bovine raw ground meat was offered as food for all experimental groups, each consisting of four replicates, in the proportion of 2 g/larva. To measure the evolution of growth, ten specimens of each group were randomly chosen and weighed every 12 h, from initial feeding larva to pupae, and then discarded. Considering the records of weight gain, survival rates, and stability of growth rates, the range of optimum temperature for the development of S. (L.) ruficornis is between 20 and 35 °C, and that of M. halli is between 20 and 25 °C. For both species, the longest times of development were in the lowest temperatures. The survival rate at extreme temperatures (10 and 35 °C) was lower in both species. Biological data such as the ones obtained in this study are of great importance to achieve a more accurate estimate of the PMI.

New data on the natural history and description of the immatures of Fulgeochlizus bruchi, a bioluminescent beetle from Central Brazil (Elateridae, Pyrophorini)

The mature larva and pupa of Fulgeochlizus bruchi (Candèze, 1896) are described and illustrated. Bioluminescent patterns are also given. Comments, new data on the first instar larva and natural history data are presented. The first instar larvae differ from the mature larvae mainly in their chaetotaxy, which is sparse and more symmetrically distributed.

Immatures of tapuruia Felisbertoi Lane, 1973 (Cerambycidae, Cerambycinae, Hexoplonini)

The larva and pupa of Tapuruia felisbertoi Lane, 1973, collected in Hevea brasiliensis (Euphorbiaceae) in Mato Grosso, Brazil, are described and illustrated. Biological data and a comparison with the larvae of other Hexoplonini species are also presented.

Immatures of Syphrea uberabensis guerini Bechyné (Coleoptera, Chrysomelidae, Alticini)

Immatures of Syphrea uberabensis guerini Bechyné (Coleoptera, Chrysomelidae, Alticini). Larva and pupa of Syphrea uberabensis guerini are described and illustrated for the first time and a comparison with the described immatures of other Alticini species from Neotropical region and also with Hermaeophaga mercurialis (Fabricius, 1792), from Palearctic region, is presented. Tibouchina stenocarpa (DC.) Cogn. (Melastomataceae) (quaresmeira-do-cerrado) is registered as a new host plant for this species of Alticini.

Immatures of Gratiana conformis (Boheman) (Coleoptera, Chrysomelidae, Cassidinae)

Egg cases and larvae of Gratiana conformis (Boheman, 1854) were collected on Solanum paniculatum L. and reared in laboratory. Egg case, egg, third instar and mature larvae and pupa are described and illustrated. Biological notes and a comparison with the immatures of other Gratiana species and Charidotis gemellata Boheman, 1855, are also presented.

Description of the immatures of the ant, Myrmelachista catharinae

The Neotropical ant genus Myrmelachista Roger comprises 69 described species and subspecies, and still is a poorly studied group. Larvae play a paramount role in colony nutrition in social hymenopterans and bear considerable value in the reconstruction of group phylogenies, however, they are generally neglected. Larvae of different instars of Myrmelachista catharinae Mayr (Hymenoptera: Formicidae) are herein described in detail by light and scanning electron microscopy. The number of larval instars was estimated as three based on the frequency distribution of maximum head capsule widths. The described larvae confirmed some traits typical of the genus: general shape of body and mandibles, general aspect and distribution of body hairs, and the number of sensilla on the palps and galea. Differently from other Myrmelachista larvae previously described, M. catharinae presented two distinct kinds of second instars, some additional types of body hairs, different number of antennal sensilla, and a distinct labrum shape. M. catharinae presented ten pairs of spiracles, which is the first record for this genus.

DESCRIPTION OF THE IMMATURES OF WORKERS OF THE ANT CAMPONOTUS VITTATUS (HYMENOPTERA: FORMICIDAE)

Camponotus vittatus Forel is a poorly studied Neotropical ant, which is very common in Brazil. Larval descriptions are useful to systematics, as larval characters aid with genus-level differentiation, and ant larvae lie at the basis of ant social organization. This study presents the first description of the immatures of C. vittatus with the aid of light and scanning electron microscopy. There are three instars based on the frequency distribution of larval head widths. The larvae had some characteristics typical of Camponotus, specifically, a 'pogono-myrmecoid' body shape, 10 pairs of spiracles, antennae with 3 sensilla, mature larvae with pronounced labial pseudopalps, and conspicuous 'chiloscleres' on the labrum. Unique characteristics found would include the greatest diversity of body hair types recorded in an ant larva and 'camponotoid' mandibles with 6 medial denticles over the blade. The number of antennal sensilla proved variable.

Description of the immatures of Linepithema humile Mayr (Hymenoptera: Formicidae)

Linepithema humile Mayr is an ant species originally native to South America that has been spread accidently throughout the globe through international trade. It is a serious urban and crop pest. Despite its economic importance, little is known about the larvae of this species apart from a brief description based on a few specimens. The present investigation is aimed at describing every immature stage of L. humile. Three larval instars were determined through the frequency distribution of the maximum width of head capsules from a sample of 525 larvae. The morphological descriptions were based on 150 eggs, 70 larvae, and 90 pupae examined by light and scanning electron microscopy. Some morphological characteristics reported to be typical of Linepithema Mayr larvae were confirmed - dolichoderoid body shape, presence of dorsal protuberance, sparse simple body hairs, presence of nine pairs of spiracles and dolichoderoid mandibles. We concluded that an earlier published description was based on queen larvae, and that the protuberance is only present in worker larvae. The information provided in this study may aid ant systematics and phylogenetics, as well provide a better understanding of the biology of this species.

Description of the Immatures of Workers of the Weaver Ant, Camponotus textor (Hymenoptera: Formicidae)

The weaver ants Camponotus textor (Forel) (Hymenoptera: Formicidae) are native to Central and South America, where they use their larvae to build silken nests by sewing tree leaves together. Few Studies have been conducted with this species, and little is known about the morphology of their larvae. Tie present paper estimated the number of larval instars of C. textor and presents a detailed morphological description of each immature stage based on light and electron microscopic observations. The number of larval in stars was estimated as four based oil the frequency distribution of larval head widths. Tic larvae of this species presented some typical characteristics of Camponotus (Mayr) larvae: body shape `pogonomyrmecoid`, ten pairs of spiracles, antennae with three sensilla, conspicuous `chiloscleres` on the labrum, and mature larvae with pronounced labial pseudopalps. Unprecedented characteristics would include: great diversity of body hair types, and `camponotoid` mandibles but with four medial denticles. This information can aid biological and taxonomic studies with these ants, and may be useful for ant systematics.