Genome-wide profiling of the cardiac transcriptome after myocardial infarction identifies novel heart-specific long non-coding RNAs.

AIM: Heart disease is recognized as a consequence of dysregulation of cardiac gene regulatory networks. Previously, unappreciated components of such networks are the long non-coding RNAs (lncRNAs). Their roles in the heart remain to be elucidated. Thus, this study aimed to systematically characterize the cardiac long non-coding transcriptome post-myocardial infarction and to elucidate their potential roles in cardiac homoeostasis. METHODS AND RESULTS: We annotated the mouse transcriptome after myocardial infarction via RNA sequencing and ab initio transcript reconstruction, and integrated genome-wide approaches to associate specific lncRNAs with developmental processes and physiological parameters. Expression of specific lncRNAs strongly correlated with defined parameters of cardiac dimensions and function. Using chromatin maps to infer lncRNA function, we identified many with potential roles in cardiogenesis and pathological remodelling. The vast majority was associated with active cardiac-specific enhancers. Importantly, oligonucleotide-mediated knockdown implicated novel lncRNAs in controlling expression of key regulatory proteins involved in cardiogenesis. Finally, we identified hundreds of human orthologues and demonstrate that particular candidates were differentially modulated in human heart disease. CONCLUSION: These findings reveal hundreds of novel heart-specific lncRNAs with unique regulatory and functional characteristics relevant to maladaptive remodelling, cardiac function and possibly cardiac regeneration. This new class of molecules represents potential therapeutic targets for cardiac disease. Furthermore, their exquisite correlation with cardiac physiology renders them attractive candidate biomarkers to be used in the clinic.

The evolution of alternative splicing patterns and regulatory mechanisms

Alternative splicing produces multiple isoforms from the same gene, thus increasing the number of transcripts of the species. Alternative splicing is a virtually ubiquitous mechanism in eukaryotes, for example more than 90% of protein-coding genes in human are alternatively spliced. Recent evolutionary studies showed that alternative splicing is a fast evolving and highly species- specific mechanism. The rapid evolution of alternative splicing was considered as a contribution to the phenotypic diversity between species. However, the function of many isoforms produced by alternative splicing remains unclear and they might be the result of noisy splicing. Thus, the functional relevance of alternative splicing and the evolutionary mechanisms of its rapid divergence among species are still poorly understood. During my thesis, I performed a large-scale analysis of the regulatory mechanisms that drive the rapid evolution of alternative splicing. To study the evolution of alternative splicing regulatory mechanisms, I used an extensive RNA-sequencing dataset comprising 12 tetrapod species (human, chimpanzee and bonobo, gorilla, orangutan, macaque, marmoset, mouse, opossum, platypus, chicken and frog) and 8 tissues (cerebellum, brain, heart, kidney, liver, testis, placenta and ovary). To identify the catalogue of alternative splicing eis-acting regulatory elements in the different tetrapod species, I used a previously defined computational approach. This approach is a statistical analysis of exons/introns and splice sites composition and relies on a principle of compensation between splice sites strength and the presence of additional regulators. With an evolutionary comparative analysis of the exonic eis-acting regulators, I showed that these regulatory elements are generally shared among primates and more conserved than non-regulatory elements. In addition, I showed that the usage of these regulatory elements is also more conserved than expected by chance. In addition to the identification of species- specific eis-acting regulators, these results may explain the rapid evolution of alternative splicing. I also developed a new approach based on evolutionary sequence changes and corresponding alternative splicing changes to identify potential splicing eis-acting regulators in primates. The identification of lineage-specific substitutions and corresponding lineage-specific alternative splicing changes, allowed me to annotate the genomic sequences that might have played a role in the alternative splicing pattern differences among primates. Finally, I showed that the identified splicing eis-acting regulator datasets are enriched in human disease-causing mutations, thus confirming their biological relevance.

Wavelet Filter Parameterization for Compression of Spectral Images

Vaatimus kuvatiedon tiivistämisestä on tullut entistä ilmeisemmäksi viimeisen kymmenen vuoden aikana kuvatietoon perustuvien sovellutusten myötä. Nykyisin kiinnitetään erityistä huomiota spektrikuviin, joiden tallettaminen ja siirto vaativat runsaasti levytilaa ja kaistaa. Aallokemuunnos on osoittautunut hyväksi ratkaisuksi häviöllisessä tiedontiivistämisessä. Sen toteutus alikaistakoodauksessa perustuu aallokesuodattimiin ja ongelmana on sopivan aallokesuodattimen valinta erilaisille tiivistettäville kuville. Tässä työssä esitetään katsaus tiivistysmenetelmiin, jotka perustuvat aallokemuunnokseen. Ortogonaalisten suodattimien määritys parametrisoimalla on työn painopisteenä. Työssä todetaan myös kahden erilaisen lähestymistavan samanlaisuus algebrallisten yhtälöiden avulla. Kokeellinen osa sisältää joukon testejä, joilla perustellaan parametrisoinnin tarvetta. Erilaisille kuville tarvitaan erilaisia suodattimia sekä erilaiset tiivistyskertoimet saavutetaan eri suodattimilla. Lopuksi toteutetaan spektrikuvien tiivistys aallokemuunnoksen avulla.

Toteutettavuustarkastelu toiminnanohjausjärjestelmäprojektissa

Työn tavoitteena oli suorittaa tekninen sekä toiminnallinen toteutettavuustarkastelu asiakasdataan kohdistuvien muutosten suhteen erään suuren metsäteollisuusyrityksen toiminnanohjausjärjestelmäprojektissa. Ensin selvitettiin toiminnanohjausjärjestelmän käsite, toteutettavuustarkastelun rooli IT -projektissa sekä toteutettavuustarkastelun suorittamisen vaiheet. Teoriaosuus koottiin pääasiassa kirjallisuuden ja internetlähteiden avulla.Empiirisessä osuudessa toteutettiin ja dokumentoitiin toteutettavuustarkastelu vaihe vaiheelta. Kohdetta lähestyttiin ylhäältä -alas menetelmällä. Pääpaino oli asiakaskoodien, järjestelmiin tarvittavien muutosten sekä työnkulun muuttamisen toteutettavuuden tarkastelussa. Empiirisen osuuden informaation kerääminen suoritettiin asiantuntijoiden haastattelujen avulla. Kerättyä tietoa sovellettiin teoriaosuuden sekä projektidokumenttien menetelmien mukaisesti. Lopputulokseksi saatiin täysivaltainen toteutettavuustarkastelu, joka pitää sisällään kohteen taustaselvitykset, nykyisen ja tulevan tilanteen kuvaukset, poikkeavuusanalyysit sekä jatkotoimenpide-ehdotukset. Tutkimuksessa päädyttiin siihen, että projekti on toteutettavissa tutkitulta alueelta.

Tissue-Specific Evolution of Protein Coding Genes in Human and Mouse.

Protein-coding genes evolve at different rates, and the influence of different parameters, from gene size to expression level, has been extensively studied. While in yeast gene expression level is the major causal factor of gene evolutionary rate, the situation is more complex in animals. Here we investigate these relations further, especially taking in account gene expression in different organs as well as indirect correlations between parameters. We used RNA-seq data from two large datasets, covering 22 mouse tissues and 27 human tissues. Over all tissues, evolutionary rate only correlates weakly with levels and breadth of expression. The strongest explanatory factors of purifying selection are GC content, expression in many developmental stages, and expression in brain tissues. While the main component of evolutionary rate is purifying selection, we also find tissue-specific patterns for sites under neutral evolution and for positive selection. We observe fast evolution of genes expressed in testis, but also in other tissues, notably liver, which are explained by weak purifying selection rather than by positive selection.

Suomalaisten Internet-kauppojen palvelutaso

Työn tavoitteena oli selvittää Suomalaisten Internet-kauppojen palvelutasoa. Ensin tehtiin tutkimus, jossa mitattiin eri muuttujia, jotka vaikuttavat kaupan palvelutasoon. Internet-kaupasta ostettiin tuote ja kun tuote oli saapunut, se palautettiin takaisin kauppiaalle. Tutkimusosuus päättyi siihen, kun kauppias oli palauttanut rahat asiakkaan tilille. Tutkimuksen jälkeen kerätty data analysoitiin ja etsittiin mahdollisia ongelmia koko ostoprosessista. Ongelmakohtiin tehtiin vaihtoehtoisia ratkaisumalleja, joiden avulla pyritään löytämään paras toimintatapa kussakin tilanteessa. Ongelmina esille tulivat koodausvirheet kauppojen sivuilla, kuolleiden linkkien määrä Solo-torin portaalissa, kauppiaan osoitetietojen puuttuminen kaupan sivuilta ja kuluttajansuojalain kiertäminen tuotteen palautusoikeuden osalta. Pääratkaisuvaihtoehdot ongelmien osalta ovat parempi kuluttajansuojalakien noudattaminen tai toisaalta viranomaisten taholta tarkempi valvonta ja toisaalta Solo-torin linkkien tarkistus tasaisin väliajoin ja osoitetietojen päivitys Internet-kauppojen sivuille.

Multimedian elementit aikuiskoulutuksen kehittämisessä

Tämän työn teoreettisen sisällön tavoitteena on esitellä multimedian eri elementit ja Moving Picture Experts Groupin kehittämä MPEG-formaattiperhe, joka yhdistää kattavimmin eri elementit multimediaesityksiksi. Työssä esitellään videon ja audion pakkausformaatit MPEG-1 ja MPEG-2, interaktiivisen median jakelun verkoissa mahdollistava MPEG-4, multimediasisällön kuvausstandardi MPEG-7 sekä multimedian toimitusketjun hallinnan verkoissa määrittävä MPEG-21. Edellisten lisäksi teoreettisessa osassa esitellään multimediaohjelmistoista SMIL-teknologia ja selostetaan yksityiskohtaisesti, kuinka sillä luodaan multimediaesityksiä. Empiirisessä osassa laaditaan Helsingin yliopiston Maaseudun tutkimus- ja koulutuskeskukselle kehittämissuunnitelma, jossa multimedian elementtejä käytetään mahdollisimman monipuolisesti kehittämään aikuiskoulutusta. Suunnitelman perustaksi tehtiin koulutushenkilökunnalle osaamiskartoitus ja kartoitettiin yksikön tekninen valmius hyödyntää multimediaa. Suunnitelman mielekästä jäsentämistä varten yksikön aikuiskoulutus jaettiin neljään osaan: varsinaiseen koulutukseen, sitä tukevaan tutkimus- ja kehittämistoimintaan, opetusmateriaaleja tuottavaan julkaisu- ja tietopalvelutoimintaan sekä edellisiä avustaviin tukitoimintoihin.

Phase mask selection in wavefront coding systems: an adaptive approach

A method for optimizing the strength of a parametric phase mask for a wavefront coding imaging system is presented. The method is based on an optimization process that minimizes a proposed merit function. The goal is to achieve modulation transfer function invariance while quantitatively maintaining nal image delity. A parametric lter that copes with the noise present in the captured images is used to obtain the nal images, and this lter is optimized. The whole process results in optimum phase mask strength and optimal parameters for the restoration lter. The results for a particular optical system are presented and tested experimentally in the labo- ratory. The experimental results show good agreement with the simulations, indicating that the procedure is useful.

Involvement of long non-coding RNAs in beta cell failure at the onset of type 1 diabetes in NOD mice.

AIMS/HYPOTHESIS: Exposure of pancreatic beta cells to cytokines released by islet-infiltrating immune cells induces alterations in gene expression, leading to impaired insulin secretion and apoptosis in the initial phases of type 1 diabetes. Long non-coding RNAs (lncRNAs) are a new class of transcripts participating in the development of many diseases. As little is known about their role in insulin-secreting cells, this study aimed to evaluate their contribution to beta cell dysfunction. METHODS: The expression of lncRNAs was determined by microarray in the MIN6 beta cell line exposed to proinflammatory cytokines. The changes induced by cytokines were further assessed by real-time PCR in islets of control and NOD mice. The involvement of selected lncRNAs modified by cytokines was assessed after their overexpression in MIN6 cells and primary islet cells. RESULTS: MIN6 cells were found to express a large number of lncRNAs, many of which were modified by cytokine treatment. The changes in the level of selected lncRNAs were confirmed in mouse islets and an increase in these lncRNAs was also seen in prediabetic NOD mice. Overexpression of these lncRNAs in MIN6 and mouse islet cells, either alone or in combination with cytokines, favoured beta cell apoptosis without affecting insulin production or secretion. Furthermore, overexpression of lncRNA-1 promoted nuclear translocation of nuclear factor of κ light polypeptide gene enhancer in B cells 1 (NF-κB). CONCLUSIONS/INTERPRETATION: Our study shows that lncRNAs are modulated during the development of type 1 diabetes in NOD mice, and that their overexpression sensitises beta cells to apoptosis, probably contributing to their failure during the initial phases of the disease.

Comprehensive Genomic Characterization of Long Non-coding RNAs across Human Cancers.

The discovery of long non-coding RNA (lncRNA) has dramatically altered our understanding of cancer. Here, we describe a comprehensive analysis of lncRNA alterations at transcriptional, genomic, and epigenetic levels in 5,037 human tumor specimens across 13 cancer types from The Cancer Genome Atlas. Our results suggest that the expression and dysregulation of lncRNAs are highly cancer type specific compared with protein-coding genes. Using the integrative data generated by this analysis, we present a clinically guided small interfering RNA screening strategy and a co-expression analysis approach to identify cancer driver lncRNAs and predict their functions. This provides a resource for investigating lncRNAs in cancer and lays the groundwork for the development of new diagnostics and treatments.

Digital Audio Broadcasting: Technology and Prospects

The subject of the thesis was the digital audio broadcasting technology developed in the Eureka project 147. The research was based on the literature on the subject. At first, some reasons for the digitisation of broadcasting technology were given. Next, the channel multiplexing and channel coding methods employed by digital radio were discussed. The design of these methods is based on certain phenomena related to the propagation of radio-frequency signals, and these phenomena were also described. After that, audio and data transfer mechanisms as well as the structure of digital radio network were explained. Furthermore, digital audio and data services were considered. Finally, the digital radio was examined from marketing and administrative aspects. From a merely technical point of view, the digital radio technology offers several improvements in comparison with analogue technology. However, the digital radio has not become as widespread as it was perhaps originally expected during its development.

The role of the microRNAs in the age-associated oancreatic β-cell dysfunction

Le corps humain emploie le glucose comme source principale d'énergie. L'insuline, sécrétée par les cellules ß-pancreatiques situées dans les îlots de Langerhans, est l'hormone principale assurant un maintien constant du taux de glucose sanguin (glycémie). Les prédispositions génétiques, le manque d'activité physique et un régime déséquilibré peuvent entraîner une perte de sensibilité à l'insuline et des taux de glucose dans le sang élevé (hyperglycémie), une condition nommée diabète de type 2. Cette maladie est initiée par une sensibilité diminuée à l'insuline dans les tissus périphériques, entraînant une demande accrue en insuline. Cette pression continue finie par épuiser les cellules ß-pancreatiques, qui sécrètent alors des niveaux d'insuline insuffisant en trainant l'apparition du diabète. Le vieillissement est un facteur de risque important pour les maladies métaboliques dont le diabète de type 2 faits partis. En effet la majeure partie des diabétiques de type 2 ont plus de 45 ans. Il est connu que le vieillissement entraine une perte de sensibilité à l'insuline, une sécrétion altérée d'insuline, une baisse de réplication et une plus grande mort des ß-cellules pancréatiques. Le but de ma thèse était de mieux comprendre les mécanismes contribuante au dysfonctionnement des cellules ß- pancréatiques lors du vieillissement. Les travaux du « Human Genome Project » ont révélés que seulement 2% de notre génome code pour des protéines. Le reste non-codant fut alors désigné sous le nom de « ADN déchets ». Cependant, l'étude approfondie de cet ADN non-codant ces dernières deux décennies a démontré qu'une grande partie code pour des «MicroARNs », des ARNs courts (20-22 nucleotides) découverts en 1997 chez le vers C.elegans. Depuis lors ces molécules ont été intensivement étudiées, révélant un rôle crucial de ces molécules dans la fonction et la survie des cellules en conditions normales et pathologiques. Le but de cette thèse était d'étudier le rôle des microARNs dans le dysfonctionnement des cellules ß lors du vieillissement. Nos données suggèrent qu'ils peuvent jouer un rôle tantôt salutaire, tantôt nocif sur les cellules ß. Par exemple, certains microARNs réduisent la capacité des cellules ß à se multiplier ou réduisent leur survie, alors que d'autres protègent ces cellules contre la mort. Pour conclure, nous avons démontré les microARNs jouent un rôle important dans le dysfonctionnement des cellules ß lors du vieillissement. Ces nouvelles découvertes préparent le terrain pour la conception de futures stratégies visant à améliorer la résistance des cellules ß pancréatiques afin de trouver de nouveaux traitements du diabète de type 2. -- Le diabète de type 2 est une maladie métabolique due à la résistance à l'action de l'insuline des tissus cibles combinée à l'incapacité des cellules ß pancréatiques à sécréter les niveaux adéquats d'insuline. Le vieillissement est associé à un déclin global des fonctions de l'organisme incluant une diminution de la fonction et du renouvellement des cellules ß pancréatiques. Il constitue ainsi un risque majeur de développement des maladies métaboliques dont le diabète de type 2. Le but de cette thèse était d'étudier le rôle des microARNs (une classe d'ARN non- codants) dans le dysfonctionnement lié au vieillissement des cellules ß. L'analyse par microarray des niveaux d'expression des microARN dans les îlots pancréatiques de rats Wistar mâles âgés de 3 et 12 mois nous a permis d'identifier de nombreux changements d'expression de microARNs associés au vieillissement. Afin d'étudier les liens entre ces modifications et le déclin des cellules ß, les changements observés lors du vieillissement ont été reproduits spécifiquement dans une lignée cellulaire, dans des cellules ß primaires de jeune rats ou de donneurs humains sains. La diminution du miR-181a réduit la prolifération des cellules ß, tandis que la diminution du miR-130b ou l'augmentation du miR-383 protège contre l'apoptose induite par les cytokines. L'augmentation du miR-34a induit l'apoptose et inhibe la prolifération des cellules ß en réponse aux hormones Exendin-4 et prolactine et au facteur de croissance PDGF-AA. Cette perte de capacité réplicative est similaire à celle observée dans des cellules ß de rats âgés de 12 mois. Dans la littérature, la perte du récepteur au PDGF-r-a est associée à la diminution de la capacité proliférative des cellules ß observée lors du vieillissement. Nous avons pu démontrer que PDGF-r-a est une cible directe de miR- 34a, suggérant que l'effet néfaste de miR-34a sur la prolifération des cellules ß est, du moins en partie, lié à l'inhibition de l'expression de PDGF-r-a. L'expression de ce miR est aussi plus élevée dans le foie et le cerveau des animaux de 1 an et augmente avec l'âge dans les ilôts de donneurs non-diabétiques. Ces résultats suggèrent que miR-34a pourrait être non seulement impliqué dans l'affaiblissement des fonctions pancréatiques associé à l'âge, mais également jouer un rôle dans les tissus cibles de l'insuline et ainsi contribuer au vieillissement de l'organisme en général. Pour conclure, les travaux obtenus durant cette thèse suggèrent que des microARNs sont impliqués dans le dysfonctionnement des cellules ß pancréatiques durant le vieillissement. -- Type 2 diabetes is a metabolic disease characterized by impaired glucose tolerance, of the insulin sensitive tissues and insufficient insulin secretion from the pancreatic ß-cells to sustain the organism demand. Aging is a risk factor for the majority of the metabolic diseases including type 2 diabetes. With aging is observed a decline in all body function, due to decrease both in cell efficiency and renewal. The aim of this thesis was to investigate the potential role of microRNAs (short non- coding RNAs) in the pancreatic ß-cell dysfunction associated with aging. Microarray analysis of microRNA expression profile in pancreatic islets from 3 and 12 month old Wistar male rats revealed important changes in several microRNAs. To further study the link between those alterations and the decline of ß-cells, the changes observed in old rats were mimicked in immortalized ß-cell lines, primary young rat and human islets. Downregulation of miR-181a inhibited pancreatic ß-cell proliferation in response to proliferative drugs, whereas downregulation of miR-130b and upregulation of miR-383 protected pancreatic ß-cells from cytokine stimulated apoptosis. Interestingly, miR-34a augmented pancreatic ß-cell apoptosis and inhibited ß-cell proliferation in response to the proliferative chemicals Exendin-4, prolactin and PDGF-AA. This loss of replicative capacity is reminiscent of what we observed in pancreatic ß-cells isolated from 12 month old rats. We further observed a correlation between the inhibitory effect of miR-34a on pancreatic ß-cell proliferation and its direct interfering effect of this microRNA on PDGF-r-a, which was previously reported to be involved in the age-associated decline of pancreatic ß-cell proliferation. Interestingly miR-34a was upregulated in the liver and brain of 1 year old animals and positively correlated with age in pancreatic islets of normoglycemic human donors. These results suggest that miR-34a might be not only involved in the age-associated impairment of the pancreatic ß-cell functions, but also play a role in insulin target tissues and contribute to the aging phenotype on the organism level. To conclude, we have demonstrated that microRNAs are indeed involved in the age-associated pancreatic ß-cell dysfunction and they can play both beneficial and harmful roles in the context of pancreatic ß-cell aging.

Functional impact of genetic variation on gene expression

Numerous links between genetic variants and phenotypes are known and genome-wide association studies dramatically increased the number of genetic variants associated with traits during the last decade. However, how changes in the DNA perturb the molecular mechanisms and impact on the phenotype of an organism remains elusive. Studies suggest that many traitassociated variants are in the non-coding region of the genome and probably act through regulation of gene expression. During my thesis I investigated how genetic variants affect gene expression through gene regulatory mechanisms. The first chapter was a collaborative project with a pharmaceutical company, where we investigated genome-wide copy number variation (CNVs) among Cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis) used in pharmaceutical studies, and associated them to changes in gene expression. We found substantial copy number variation and identified CNVs linked to tissue-specific expression changes of proximal genes. The second and third chapters focus on genetic variation in humans and its effects on gene regulatory mechanisms and gene expression. The second chapter studies two human trios, where the allelic effects of genetic variation on genome-wide gene expression, protein-DNA binding and chromatin modifications were investigated. We found abundant allele specific activity across all measured molecular phenotypes and show extended coordinated behavior among them. In the third chapter, we investigated the impact of genetic variation on these phenotypes in 47 unrelated individuals. We found that chromatin phenotypes are organized into local variable modules, often linked to genetic variation and gene expression. Our results suggest that chromatin variation emerges as a result of perturbations of cis-regulatory elements by genetic variants, leading to gene expression changes. The work of this thesis provides novel insights into how genetic variation impacts gene expression by perturbing regulatory mechanisms. -- De nombreux liens entre variations génétiques et phénotypes sont connus. Les études d'association pangénomique ont considérablement permis d'augmenter le nombre de variations génétiques associées à des phénotypes au cours de la dernière décennie. Cependant, comprendre comment ces changements perturbent les mécanismes moléculaires et affectent le phénotype d'un organisme nous échappe encore. Des études suggèrent que de nombreuses variations, associées à des phénotypes, sont situées dans les régions non codantes du génome et sont susceptibles d'agir en modifiant la régulation d'expression des gènes. Au cours de ma thèse, j'ai étudié comment les variations génétiques affectent les niveaux d'expression des gènes en perturbant les mécanismes de régulation de leur expression. Le travail présenté dans le premier chapitre est un projet en collaboration avec une société pharmaceutique. Nous avons étudié les variations en nombre de copies (CNV) présentes chez le macaque crabier (Macaca fascicularis) qui est utilisé dans les études pharmaceutiques, et nous les avons associées avec des changements d'expression des gènes. Nous avons découvert qu'il existe une variabilité substantielle du nombre de copies et nous avons identifié des CNVs liées aux changements d'expression des gènes situés dans leur voisinage. Ces associations sont présentes ou absentes de manière spécifique dans certains tissus. Les deuxième et troisième chapitres se concentrent sur les variations génétiques dans les populations humaines et leurs effets sur les mécanismes de régulation des gènes et leur expression. Le premier se penche sur deux trios humains, père, mère, enfant, au sein duquel nous avons étudié les effets alléliques des variations génétiques sur l'expression des gènes, les liaisons protéine-ADN et les modifications de la chromatine. Nous avons découvert que l'activité spécifique des allèles est abondante abonde dans tous ces phénotypes moléculaires et nous avons démontré que ces derniers ont un comportement coordonné entre eux. Dans le second, nous avons examiné l'impact des variations génétiques de ces phénotypes moléculaires chez 47 individus, sans lien de parenté. Nous avons observé que les phénotypes de la chromatine sont organisés en modules locaux, qui sont liés aux variations génétiques et à l'expression des gènes. Nos résultats suggèrent que la variabilité de la chromatine est due à des variations génétiques qui perturbent des éléments cis-régulateurs, et peut conduire à des changements dans l'expression des gènes. Le travail présenté dans cette thèse fournit de nouvelles pistes pour comprendre l'impact des différentes variations génétiques sur l'expression des gènes à travers les mécanismes de régulation.

A feed-forward spiking model of shape-coding by IT cells

The ability to recognize a shape is linked to figure-ground (FG) organization. Cell preferences appear to be correlated across contrast-polarity reversals and mirror reversals of polygon displays, but not so much across FG reversals. Here we present a network structure which explains both shape-coding by simulated IT cells and suppression of responses to FG reversed stimuli. In our model FG segregation is achieved before shape discrimination, which is itself evidenced by the difference in spiking onsets of a pair of output cells. The studied example also includes feature extraction and illustrates a classification of binary images depending on the dominance of vertical or horizontal borders.

Multimodal stimulus coding by a gustatory sensory neuron in Drosophila larvae.

Accurate perception of taste information is crucial for animal survival. In adult Drosophila, gustatory receptor neurons (GRNs) perceive chemical stimuli of one specific gustatory modality associated with a stereotyped behavioural response, such as aversion or attraction. We show that GRNs of Drosophila larvae employ a surprisingly different mode of gustatory information coding. Using a novel method for calcium imaging in the larval gustatory system, we identify a multimodal GRN that responds to chemicals of different taste modalities with opposing valence, such as sweet sucrose and bitter denatonium, reliant on different sensory receptors. This multimodal neuron is essential for bitter compound avoidance, and its artificial activation is sufficient to mediate aversion. However, the neuron is also essential for the integration of taste blends. Our findings support a model for taste coding in larvae, in which distinct receptor proteins mediate different responses within the same, multimodal GRN.