Données nouvelles sur l’innervation à dopamine du striatum et son co-phénotype glutamatergique

Une sous-population des neurones à dopamine (DA) du mésencéphale ventral du rat et de la souris étant connue pour exprimer l'ARN messager du transporteur vésiculaire 2 du glutamate (VGLUT2), nous avons eu recours à l'immunocytochimie en microscopie électronique, après simple ou double marquage de l'enzyme de synthèse tyrosine hydroxylase (TH) et de VGLUT2, pour déterminer la présence de l'une et/ou l'autre protéine dans les terminaisons (varicosités) axonales de ces neurones et caractériser leur morphologie ultrastructurale dans diverses conditions expérimentales. Dans un premier temps, des rats jeunes (P15) ou adultes (P90), ainsi que des rats des deux âges soumis à l'administration intraventriculaire cérébrale de la cytotoxine 6-hydroxydopamine (6-OHDA) dans les jours suivant la naissance, ont été examinés, afin d'étayer l'hypothèse d'un rôle de VGLUT2 au sein des neurones DA, au cours du développement normal ou pathologique de ces neurones. Chez le jeune rat, ces études ont montré: i) la présence de VGLUT2 dans une fraction importante des varicosités axonales TH immunoréactives du coeur du noyau accumbens ainsi que du néostriatum; ii) une augmentation de la proportion de ces terminaisons doublement marquées dans le noyau accumbens par suite de la lésion 6-OHDA néonatale; iii) le double marquage fréquent des varicosités axonales appartenant à l'innervation DA aberrante (néoinnervation), qui se développe dans la substance noire, par suite de la lésion 6-OHDA néonatale. Des différences significatives ont aussi été notées quant à la dimension des terminaisons axonales marquées pour la TH seulement, VGLUT2 seulement ou TH et VGLUT2. Enfin, à cet âge (P15), toutes les terminaisons doublement marquées sont apparues dotées d'une spécialisation membranaire synaptique, contrairement aux terminaisons marquées pour la TH ou pour VGLUT2 seulement. Dans un deuxième temps, nous avons voulu déterminer le devenir du double phénotype chez le rat adulte (P90) soumis ou non à la lésion 6-OHDA néonatale. Contrairement aux observations recueillies chez le jeune rat, nous avons alors constaté: i) l'absence complète de terminaisons doublement marquées dans le coeur du noyau accumbens et le néostriatum d'animaux intacts, de même que dans les restes de la substance noire des animaux 6-OHDA lésés; ii) une très forte baisse de leurnombre dans le coeur du noyau accumbens des animaux 6-OHDA lésés. Ces observations, suggérant une régression du double phénotype TH/VGLUT2 avec l'âge, sont venues renforcer l'hypothèse d'un rôle particulier d'une co-libération de glutamate par les neurones mésencéphaliques DA au cours du développement. Dans ces conditions, il est apparu des plus intéressants d'examiner l'innervation DA méso-striatale chez deux lignées de souris dont le gène Vglut2 avait été sélectivement invalidé dans les neurones DA du cerveau, ainsi que leurs témoins et des souris sauvages. D'autant que malgré l'utilisation croissante de la souris en neurobiologie, cette innervation DA n'avait jamais fait l'objet d’une caractérisation systématique en microscopie électronique. En raison de possibles différences entre le coeur et la coque du noyau accumbens, l'étude a donc porté sur les deux parties de ce noyau ainsi que le néostriatum et des souris jeunes (P15) et adultes (P70-90) de chaque lignée, préparées pour l'immunocytochimie de la TH, mais aussi pour le double marquage TH et VGLUT2, selon le protocole précédemment utilisé chez le rat. Les résultats ont surpris. Aux deux âges et quel que soit le génotype, les terminaisons axonales TH immunoréactives des trois régions sont apparues comparables quant à leur taille, leur contenu vésiculaire, le pourcentage contenant une mitochondrie et une très faible incidence synaptique (5% des varicosités, en moyenne). Ainsi, chez la souris, la régression du double phénotype pourrait être encore plus précoce que chez le rat, à moins que les deux protéines ne soient très tôt ségréguées dans des varicosités axonales distinctes des mêmes neurones DA. Ces données renforcent aussi l’hypothèse d’une transmission diffuse (volumique) et d’un niveau ambiant de DA comme élément déterminant du fonctionnement du système mésostriatal DA chez la souris comme chez le rat.

Applying scanning electron microscopy for the ultrastructural and clinical analysis of periprosthetic capsules in implant-based breast reconstruction

La reconstruction en deux étapes par expanseur et implant est la technique la plus répandue pour la reconstruction mammmaire post mastectomie. La formation d’une capsule périprothétique est une réponse physiologique universelle à tout corps étranger présent dans le corps humain; par contre, la formation d’une capsule pathologique mène souvent à des complications et par conséquent à des résultats esthétiques sous-optimaux. Le microscope électronique à balayage (MEB) est un outil puissant qui permet d’effectuer une évaluation sans pareille de la topographie ultrastructurelle de spécimens. Le premier objectif de cette thèse est de comparer le MEB conventionnel (Hi-Vac) à une technologie plus récente, soit le MEB environnemental (ESEM), afin de déterminer si cette dernière mène à une évaluation supérieure des tissus capsulaires du sein. Le deuxième objectif est d‘appliquer la modalité de MEB supérieure et d’étudier les modifications ultrastructurelles des capsules périprothétiques chez les femmes subissant différents protocoles d’expansion de tissus dans le contexte de reconstruction mammaire prothétique. Deux études prospectives ont été réalisées afin de répondre à nos objectifs de recherche. Dix patientes ont été incluses dans la première, et 48 dans la seconde. La modalité Hi-Vac s’est avérée supérieure pour l’analyse compréhensive de tissus capsulaires mammaires. En employant le mode Hi-Vac dans notre protocole de recherche établi, un relief 3-D plus prononcé à été observé autour des expanseurs BIOCELL® dans le groupe d’approche d’intervention retardée (6 semaines). Des changements significatifs n’ont pas été observés au niveau des capsules SILTEX® dans les groupes d’approche d’intervention précoce (2 semaines) ni retardée.

Consumer welfare effects of introducing and labeling genetically modified food

Non-hypothetical valuations obtained from experimental auctions in three United States and two European locations were used to calculate welfare effects of introducing and labeling of genetically modified food. Under certain assumptions, we find that introduction of genetically modified food has been welfare enhancing, on average, for United States consumers but not so for Europeans and while mandatory labeling has been beneficial for European consumers, such a policy would be detrimental in the United States. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ultrastructural alterations in mesophyll and bundle sheath chloroplasts of two maize cultivars in response to chilling at high irradiance

Maize (Zea mays L.) seedlings of two cultivars (cv. Bastion adapted to W. Europe, and cv. Batan 8686 adapted to the highlands of Mexico), raised in a glasshouse (19-25 degrees C), were transferred to 4.5 or 9 degrees C at photon flux density (PPFD) of 950 mu mol m(-2) s(-1) with 10-h photoperiod for 58 h and then allowed to recover at 22 degrees C for 16 h (14 h dark and 2 h at PPFD of 180 mu mol m(-2) s(-1)). The ultrastructural responses after 4 h or 26 h at 4.5 degrees C were the disappearance of starch grains in the bundle sheath chloroplasts and the contraction of intrathylakoid spaces in stromal thylakoids of the mesophyll chloroplasts. At this time, bundle sheath chloroplasts of cv. Batan 8686 formed peripheral reticulum. Prolonged stress at 4.5 degrees C (50 h) caused plastid swelling and the dilation of intrathylakoid spaces, mainly in mesophyll chloroplasts. Bundle sheath chloroplasts of cv. Batan 8686 seedlings appeared well preserved in shape and structure. Batan 8686 had also higher net photosynthetic rates during chilling and recovery than Bastion. Extended leaf photobleaching developed during the recovery period after chilling at 4.5 degrees C. This was associated with collapsed chloroplast envelopes, disintegrated chloroplasts and very poor staining.

Heat-shock response in Arabidopsis thaliana explored by multiplexed quantitative proteomics using differential metabolic labeling

We have developed a general method for multiplexed quantitative proteomics using differential metabolic stable isotope labeling and mass spectrometry. The method was successfully used to study the dynamics of heat-shock response in Arabidopsis thaliana. A number of known heat-shock proteins were confirmed, and some proteins not previously associated with heat shock were discovered. The method is applicable in stable isotope labeling and allows for high degrees of multiplexing.

Quantitative proteomics using uniform 15N-labeling, mascot and the trans-proteomic pipeline

Stable isotope labeling combined with MS is a powerful method for measuring relative protein abundances, for instance, by differential metabolic labeling of some or all amino acids with 14N and 15N in cell culture or hydroponic media. These and most other types of quantitative proteomics experiments using high-throughput technologies, such as LC-MS/MS, generate large amounts of raw MS data. This data needs to be processed efficiently and automatically, from the mass spectrometer to statistically evaluated protein identifications and abundance ratios. This paper describes in detail an approach to the automated analysis of uniformly 14N/15N-labeled proteins using MASCOT peptide identification in conjunction with the trans-proteomic pipeline (TPP) and a few scripts to integrate the analysis workflow. Two large proteomic datasets from uniformly labeled Arabidopsis thaliana were used to illustrate the analysis pipeline. The pipeline can be fully automated and uses only common or freely available software.

Quantitative proteomics using uniform N-15-labeling, MASCOT, and the trans-proteomic pipeline

Stable isotope labeling combined with MS is a powerful method for measuring relative protein abundances, for instance, by differential metabolic labeling of some or all amino acids with N-14 and N-15 in cell culture or hydroponic media. These and most other types of quantitative proteomics experiments using high-throughput technologies, such as LC-MS/MS, generate large amounts of raw MS data. This data needs to be processed efficiently and automatically, from the mass spectrometer to statistically evaluated protein identifications and abundance ratios. This paper describes in detail an approach to the automated analysis of Uniformly N-14/N-15-labeled proteins using MASCOT peptide identification in conjunction with the trans-proteomic pipeline (TPP) and a few scripts to integrate the analysis workflow. Two large proteomic datasets from uniformly labeled Arabidopsis thaliana were used to illustrate the analysis pipeline. The pipeline can be fully automated and uses only common or freely available software.

Hydroponic isotope labeling of entire plants (HILEP) for quantitative plant proteomics

Quantitative analysis by mass spectrometry (MS) is a major challenge in proteomics as the correlation between analyte concentration and signal intensity is often poor due to varying ionisation efficiencies in the presence of molecular competitors. However, relative quantitation methods that utilise differential stable isotope labelling and mass spectrometric detection are available. Many drawbacks inherent to chemical labelling methods (ICAT, iTRAQ) can be overcome by metabolic labelling with amino acids containing stable isotopes (e.g. 13C and/or 15N) in methods such as Stable Isotope Labelling with Amino acids in Cell culture (SILAC). SILAC has also been used for labelling of proteins in plant cell cultures (1) but is not suitable for whole plant labelling. Plants are usually autotrophic (fixing carbon from atmospheric CO2) and, thus, labelling with carbon isotopes becomes impractical. In addition, SILAC is expensive. Recently, Arabidopsis cell cultures were labelled with 15N in a medium containing nitrate as sole nitrogen source. This was shown to be suitable for quantifying proteins and nitrogen-containing metabolites from this cell culture (2,3). Labelling whole plants, however, offers the advantage of studying quantitatively the response to stimulation or disease of a whole multicellular organism or multi-organism systems at the molecular level. Furthermore, plant metabolism enables the use of inexpensive labelling media without introducing additional stress to the organism. And finally, hydroponics is ideal to undertake metabolic labelling under extremely well-controlled conditions. We demonstrate the suitability of metabolic 15N hydroponic isotope labelling of entire plants (HILEP) for relative quantitative proteomic analysis by mass spectrometry. To evaluate this methodology, Arabidopsis plants were grown hydroponically in 14N and 15N media and subjected to oxidative stress.

Multiplexed quantitative proteomics using differential metabolic 15N-labeling

There are several advantages of using metabolic labeling in quantitative proteomics. The early pooling of samples compared to post-labeling methods eliminates errors from different sample processing, protein extraction and enzymatic digestion. Metabolic labeling is also highly efficient and relatively inexpensive compared to commercial labeling reagents. However, methods for multiplexed quantitation in the MS-domain (or ‘non-isobaric’ methods), suffer from signal dilution at higher degrees of multiplexing, as the MS/MS signal for peptide identification is lower given the same amount of peptide loaded onto the column or injected into the mass spectrometer. This may partly be overcome by mixing the samples at non-uniform ratios, for instance by increasing the fraction of unlabeled proteins. We have developed an algorithm for arbitrary degrees of nonisobaric multiplexing for relative protein abundance measurements. We have used metabolic labeling with different levels of 15N, but the algorithm is in principle applicable to any isotope or combination of isotopes. Ion trap mass spectrometers are fast and suitable for LC-MS/MS and peptide identification. However, they cannot resolve overlapping isotopic envelopes from different peptides, which makes them less suitable for MS-based quantitation. Fourier-transform ion cyclotron resonance (FTICR) mass spectrometry is less suitable for LC-MS/MS, but provides the resolving power required to resolve overlapping isotopic envelopes. We therefore combined ion trap LC-MS/MS for peptide identification with FTICR LC-MS for quantitation using chromatographic alignment. We applied the method in a heat shock study in a plant model system (A. thaliana) and compared the results with gene expression data from similar experiments in literature.