Organisation structurale du noyau et de microtubules de cellules de mammifères observés par cryo-microscopie électronique de sections hydratées

RESUME L'architecture nucléaire ainsi que l'ultrastructure des microtubules ont été abondamment étudiées par des méthodes cytochimiques utilisant des échantillons fixés chimiquement, enrobés dans des résines ou fixés à basse température. Les échantillons fixés à basse température pouvant aussi avoir été substitués, déshydratés et enrobés dans des résines pour la plupart hydrophiles. Ici, nous avons étendu ces études en utilisant la microscopie électronique effectuée sur des sections hydratées (CEMOVIS) permettant d'observer les échantillons dans un état le plus proche de leur état natif. De plus, nous avons effectué de la tomographie électronique sur des sections hydratées (TOVIS) afin d'obtenir une vision tridimensionnelle de : 1) la périphérie du noyau et de la région périchromatinienne et 2) de la lumière des microtubules. Concernant l'architecture nucléaire Nos observations montrent que le nucléole et la chromatine condensée sont facilement visualisés grâce à la texture spécifique qu'ils arborent. Au contraire, la visualisation de domaines nucléaires importants et spécialement ceux qui contiennent des ribonucléoprotéines, est rendue difficile, à cause du faible contraste qui caractérise l'espace interchromatinien. Ceci est essentiellement dû à la quantité d'information présente dans le volume de la section qui semble être superposée, lorsque observée sur des micrographies en deux dimensions. La tomographie nous a permis de mieux visualiser les différentes régions du noyau. Les mottes de chromatine condensée sont décorées à leur périphérie (région périchromatinienne), par nombre de fibrilles et granules. Des tunnels d'espace interchromatinien sont occasionnellement observés en train de traverser des régions de chromatine condensée favorisant l'accès aux pores nucléaires. Enfin, nous avons pu, au niveau d'un pore unique, observer la plupart des structures caractéristiques du complexe de pore nucléaire. Concernant l'ultrastructure des microtubules: Nous avons démontré que la polarité d'un microtubule observé in situ en section transversale, par CEMOVIS, est directement déduite de l'observation de la chiralité de ses protofilaments. Cette chiralité, a été établie précédemment comme étant liée à la morphologie des sous unités de tubuline. La tomographie électronique effectuée sur des sections hydratées, nous a permis d'observer les microtubules dans leur contexte cellulaire avec une résolution suffisante pour visualiser des détails moléculaires, comme les monomères de tubuline. Ainsi, des molécules n'ayant pas encore été caractérisées, ont été observées dans la lumière des microtubules. Ces observations ont été effectuées autant sur des cellules observées en coupe par CEMOVIS que sur des cellules congelées dans leur totalité par immersion dans un bain d'éthane liquide. Enfin, nous avons montré que les microtubules étaient aussi de formidables objets, permettant une meilleure compréhension des artéfacts de coupe occasionnés lors de la préparation des échantillons par CEMOVIS. Les buts des études qui seront menées â la suite de ce travail seront de 1) essayer de localiser des domaines nucléaires spécifiques par des approches cytochimiques avant la congélation des cellules. 2) Appliquer des méthodes de moyennage afin d'obtenir un modèle tridimensionnel de la structure du complexe de pore nucléaire dans son contexte cellulaire. 3) Utiliser des approches biochimiques afin de déterminer la nature exacte des particules qui se trouvent dans la lumière des microtubules. ABSTRACT Nuclear architecture as well as microtubule ultrastructure have been extensively investigated by means of different methods of ultrastructural cytochemistry using chemically fixed and resin embedded samples or following cryofixation, cryosubstitution and embedding into various, especially partially hydrophilic resins. Here, we extend these studies using cryoelectron microscopy of vitreous sections (CEMOVIS) which allows one to observe the specimen as close as possible to its native state. Furthermore, we applied cryoelectron tomography of vitreous sections (TOVIS) in order to obtain athree-dimensional view of: 1) the nuclear periphery, and of the perichromatin region, and 2) the microtubule lumen. Concerning the nuclear architecture: Our observations show that nucleoli and condensed chromatin are well recognisable due to their specific texture. Conversely, the visualisation of other important nuclear domains, especially those containing ribonucleoproteins, is seriously hampered by a generally low contrast of the interchromatin region. This is mainly due to the plethora of information superposed in the volume of the section observed on two-dimensional micrographs. Cryoelectron tomography allowed us to better visualise nuclear regions. Condensed chromatin clumps are decorated on their periphery, the perichromatin region, by numerous fibrils and granules. Tunnels of interchromatin space can occasionally be found as crossing condensed chromatin regions, thus, allowing the access to nuclear pores. Finally, we were able to use TOVIS to directly distinguish most of the nuclear pore complex structures, at the level of a single pore. Concerning the microtubule ultrastructure: We have demonstrated that the polarity of across-sectioned microtubule observed in situ by CEMOVIS wás directly deducible from the visualisation of the tubulin protofiíaments' chirality. This chirality has been established before as related to the shape. of the tubulin subunits. Cryoelectron tomography allowed us to observe microtubules in their cellular context at a resolution sufficient to resolve molecular details such as their tubulin monomers. In this way, uncharacterized molecules were visualised in the microtubule lumen. These observations were made either on samples prepared by CEMOVIS or plunge freezing of whole cells. Finally, we have shown that microtubules are also relevant objects for the understanding of cutting artefacts, when performing CEMOVIS. The goals of our further studies will be to: 1) try to speciifically target different nuclear domains by cytochemical approaches in situ, prior to cryofixation. 2) Apply averaging methods in order to obtain a three-dimensional model of the nuclear pore complex at work, in its cellular context. 3) Use biochemical analysis combined in a second time to immunocytochemical approaches, to determine the exact nature of the microtubule's luminal particles.

«Où, quand, et comment ?» : Évolution des conduites agressives en football et en hockey sur glace

RésuméCette étude a pour objectif d'observer l'évolution des actes agressifs dans deux sports d'équipes en fonction de facteurs situationnels (périodes de jeu, lieu de la faute, état du score) et du type d'agressions (instrumentales, hostile). 60 matchs professionnels de football et de hockey sur glace ont été filmés puis analysés à l'aide de grilles d'observation différenciant les deux types d'agressions. Les résultats révèlent que dans ces deux sports, les agressions instrumentales sont plus fréquentes dans les zones importantes du terrain (milieu ou défense) ou lorsque le score est serré. En revanche, les agressions hostiles ne varient pas (ou peu) selon ces facteurs. Les résultats sont discutés au regard de la théorie de l'apprentissage social et de l'hypothèse frustration-agression.AbstractThis study aims at examining observed aggression in two team sports as a function of situational triggers (periods, zones of field, games score) and of type of aggression (instrumental, hostile). 60 soccer and ice hockey games were recorded and analyzed using a grid that differentiates the two types of aggression. The results revealed that theses two sports, instrumental aggressions were more frequent in important zones of field (neutral or defensive ones) and in tied score situations. However, no difference was found for hostile aggression according to these factors. The discussion focused on the social learning theory and frustration-aggression hypothesis.

Granular layer in the periplasmic space of gram-positive bacteria and fine structures of Enterococcus gallinarum and Streptococcus gordonii septa revealed by cryo-electron microscopy of vitreous sections.

High-resolution structural information on optimally preserved bacterial cells can be obtained with cryo-electron microscopy of vitreous sections. With the help of this technique, the existence of a periplasmic space between the plasma membrane and the thick peptidoglycan layer of the gram-positive bacteria Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus was recently shown. This raises questions about the mode of polymerization of peptidoglycan. In the present study, we report the structure of the cell envelope of three gram-positive bacteria (B. subtilis, Streptococcus gordonii, and Enterococcus gallinarum). In the three cases, a previously undescribed granular layer adjacent to the plasma membrane is found in the periplasmic space. In order to better understand how nascent peptidoglycan is incorporated into the mature peptidoglycan, we investigated cellular regions known to represent the sites of cell wall production. Each of these sites possesses a specific structure. We propose a hypothetic model of peptidoglycan polymerization that accommodates these differences: peptidoglycan precursors could be exported from the cytoplasm to the periplasmic space, where they could diffuse until they would interact with the interface between the granular layer and the thick peptidoglycan layer. They could then polymerize with mature peptidoglycan. We report cytoplasmic structures at the E. gallinarum septum that could be interpreted as cytoskeletal elements driving cell division (FtsZ ring). Although immunoelectron microscopy and fluorescence microscopy studies have demonstrated the septal and cytoplasmic localization of FtsZ, direct visualization of in situ FtsZ filaments has not been obtained in any electron microscopy study of fixed and dehydrated bacteria.

Response to comment on "the geometric structure of the brain fiber pathways".

In response to Catani et al., we show that corticospinal pathways adhere via sharp turns to two local grid orientations; that our studies have three times the diffusion resolution of those compared; and that the noted technical concerns, including crossing angles, do not challenge the evidence of mathematically specific geometric structure. Thus, the geometric thesis gives the best account of the available evidence.