Dibenzofuran degradation by Sphingomonas wittichii RW1 under environmental stresses

Sphingomonas wittichii is a gram-negative Alpha-proteobacterium, capable of degrading xenobiotic compounds such as dibenzofuran (DBF), dibenzo-p-dioxin, carbazole, 2-hydroxybiphenyl or nitro diphenyl ether herbicides. The metabolism of strain RW1 has been the subject of previous studies and a number of genes involved in DBF degradation have been characterized. It is known that RW1 posseses a unique initial DBF dioxygenase (encoded by the dxnAl gene) that catalyzes the first step in the degradation pathway. None of the organisms known to be able to degrade DBF have a similar dioxygenase, the closest match being the DBF dioxygenase from Rhodococcus sp. with an overall amino acid similarity of 45%. Genes participating in the conversion of the metabolite salicylate via the ortho-cleavage pathway to TCA cycle intermediates were identified as well. Apart from this scarce information, however, there is a lack of global knowledge on the genes that are involved in DBF degradation by strain RW1 and the influence of environmental stresses on DBF-dependent global gene expression. A global analysis is necessary, because it may help to better understand the behaviour of the strain under field conditions and suggest improvements for the current bioaugmentation practice. Chapter 2 describes the results of whole-genome analysis to characterize the genes involved in DBF degradation by RW1. Micro-array analysis allowed us to detect differences in gene transcription when strain RW1 was exposed to DBF. This was complemented by ultra-high throughput sequencing of mutants no longer capable of growing on salicylate and DBF. Some of the genes of the ortho-cleavage pathway were induced 2 to 4 times in the presence of DBF, as well as the initial DBF dioxygenase. However two gene clusters, named 4925 and 5102 were induced up to 19 times in response to DBF induction. The cluster 4925 is putatively participating in a meta-cleavage pathway while the cluster 5102 might be part of a gentisate pathway. The three pathways, ortho-cleavage, meta-cleavage and gentisate pathway seem to be active in parallel when strain RW1 is exposed to DBF, presenting evidence for a redundancy of genes for DBF degradation in the genome of RW1. Chapter 3 focuses on exploiting genetic tools to construct bioreporters representative for DBF degradation in RW1. A set of basic tools for genetic manipulation in Sphingomonas wittichii RW1 was tested and optimized. Both plasmids and mini-transposons were evaluated for their ability to be maintained in RW1 with or without antibiotic selection pressure, and for their ability to lead to fluorescent protein expression in strain RW1 from a constitutive promoter. Putative promoter regions of three of the previously found DBF-induced genes (Swit_4925, Swit_5102 and Swit_4897-dxnAl) were then used to construct eg/^-bioreporters in RW1. Chapter 4 describes the use of the constructed RW1-based bioreporter strains for examining the expression of the DBF degradation pathway genes under microcosm conditions. The bioreporter strains were first exposed to different carbon sources in liquid culture to calibrate the egfp induction. Contrary to our expectations from micro-array analysis only the construct with the promoter from gene cluster 4925 responded to DBF, whereas the other two constructs did not show specific induction with DBF. The response from the bioreporters was subsequently tested for sensitivity to water stress, given that this could have an important impact in soils. Exposure to liquid cultures with decreasing water potential, achieved by NaCl or PEG addition to the growth media, showed that eGFP expression in RW1 from the promoter regions 4925 and 5102 was not directly influenced by water stress, but only through an overall reduction in growth rate. In contrast, expression of eGFP from the dxnAl or an uspA promoter was also directly dependent on the extent of water stress. The RW1 with the 4925 construct was subsequently used in soil microcosms to evaluate DBF bioavailability to the cells in presence or absence of native microbiota or other contaminated material. We found that RW1 could grow on DBF added to soil, but bioreporter expression suggested that competition with native microbiota for DBF intermediates may limit its ability to proliferate to a maximum. Chapter 5 describes the results from the experiments carried out to more specifically detect genes of RW1 that might be implicated in water stress resistance. Hereto we created transposon mutagenesis libraries in RW1, either with a classical mini-Tn5 or with a variant that would express egfp when the transposon would insert in a gene induced under water stress. Classical mutant libraries were screened by replica plating under high and low water stress conditions (achieved by adding NaCl to the agar medium). In addition, we screened for smaller microcolonies formed by mutants in agarose beads that could be analized with flow cytometry. A number of mutants impaired to grow on NaCl-supplemented media were recovered and the transposon insertion sites sequenced. In a second procedure we screened by flow cytometry for mutants with a higher eGFP production after exposure to growth medium with higher NaCl concentrations. Mutants from both libraries rarely overlapped. Discovered gene functions of the transposon insertions pointed to compatible solute synthesis (glutamate and proline), cell membrane synthesis and modification of cell membrane composition. The results obtained in the present study give us a more complete picture of the mechanisms of DBF degradation by S. wittichii RW1, how it reacts to different DBF availability and how the DBF catabolic activity may be affected by the conditions found in contaminated environments. - Sphingomonas wittichii est une alpha-protéobactérie gram-négative, capable de dégrader des composés xénobiotiques tels que le dibenzofurane (DBF), la dibenzo-p-dioxine, le carbazole, le 2-hydroxybiphényle ou les herbicides dérivés du nitro-diphényléther. Le métabolisme de la souche RW1 a fait l'objet d'études antérieures et un certain nombre de gènes impliqués dans la dégradation du DBF ont été caractérisés. Il est connu que RW1 possède une unique dioxygénase DBF initiale (codée par le gène dxnAl) qui catalyse la première étape de la voie de dégradation. Aucun des organismes connus pour être capables de dégrader le DBF n'a de dioxygénase similaire. L'enzyme la plus proche étant la DBF dioxygénase de Rhodococcus sp. avec 45% d'acides aminés conservés. Les gènes qui participent à la transformation du salicylate en métabolites intermédiaires du cycle de Krebs par la voie ort/io-cleavage ont aussi été identifiés. Outre ces informations lacunaires, il y a un manque de connaissances sur l'ensemble des gènes impliqués dans la dégradation du DBF par la souche RW1 ainsi que l'effet des stress environnementaux sur l'expression génétique globale, en présence du DBF. Une analyse globale est nécessaire, car elle peut aider à mieux comprendre le comportement de la souche dans les conditions de terrain et de proposer des améliorations pour l'utilisation de la bio-augmentation comme technique de bio-remédiation. Le chapitre 2 décrit les résultats de l'analyse du génome pour caractériser les gènes impliqués dans la dégradation du DBF par RW1. Une analyse de micro-arrays nous a permis de détecter des différences dans la transcription des gènes lorsque la souche RW1 a été exposée au DBF. L'analyse a été complétée par le criblage à ultra-haut débit de mutants qui n'étaient plus capables de croître avec le salicylate ou le DBF comme seule source de carbone. Certains des gènes de la voie ortho-cleavage, dont la DBF dioxygénase initiale, ont xî été induits 2 à 4 fois, en présence du DBF. Cependant, deux groupes de gènes, nommés 4925 et 5102 ont été induits jusqu'à 19 fois en réponse au DBF. Le cluster 4925 participe probablement dans une voie de meta-cleavage tandis que le cluster 5102 pourrait faire partie d'une voie du gentisate. Les trois voies, ortho-cleavage, meta-cleavage et la voie du gentisate semblent être activées en parallèle lorsque la souche RW1 est exposée au DBF, ce qui représente une redondance de voies pour la dégradation du DBF dans le génome de RW1. Le chapitre 3 se concentre sur l'exploitation des outils génétiques pour la construction de biorapporteurs de la dégradation du DBF par RW1. Un ensemble d'outils de base pour la manipulation génétique dans Sphingomonas wittichii RW1 a été testé et optimisé. Deux plasmides et mini-transposons ont été évalués pour leur capacité à être maintenu dans RW1 avec ou sans pression de sélection par des antibiotiques, et pour leur capacité à exprimer la protéine fluorescente verte (eGFP) dans la souche RW1. Les trois promoteurs des gènes Swit_4925, Swit_5102 et Swit_4897 (dxnAl), induits en réponse au DBF, ont ensuite été utilisés pour construire des biorapporteurs dans RW1. Le chapitre 4 décrit l'utilisation des souches biorapportrices construites pour l'analyse de l'expression des gènes de la voie de dégradation du DBF dans des microcosmes avec différents types de sols. Les souches biorapportrices ont d'abord été exposées à différentes sources de carbone en cultures liquides afin de calibrer l'induction de la eGFP. La construction avec le promoteur du gène 4925 a permis une réponse au DBF. Mais contrairement à nos attentes, basées sur les résultats de l'analyse des micro-arrays, les deux autres constructions n'ont pas montré d'induction spécifique au DBF. La réponse des biorapporteurs a ensuite été testée pour la sensibilité au stress hydrique, étant donné que cela pourrait avoir un impact important dans les microcosmes. La diminution du potentiel hydrique en culture liquide est obtenue par addition de NaCl ou de PEG au milieu de croissance. Nous avons montré que l'expression de la eGFP contrôlée par les promoteurs 4925 et 5102 n'était pas directement influencée par le stress hydrique, mais seulement par une réduction globale des taux de croissance. En revanche, l'expression de la eGFP dépendante des promoteurs dxnAl et uspA était aussi directement dépendante de l'ampleur du stress hydrique. La souche avec la construction 4925 a été utilisée par la suite dans des microcosmes avec différents types de sols pour évaluer la biodisponibilité du DBF en présence ou absence des microbes indigènes et d'autres composés contaminants. Nous avons constaté que RW1 pouvait se développer si le DBF a été ajouté au sol, mais l'expression de la eGFP par le biorapporteur suggère que la compétition avec la microbiota indigène pour les métabolites intermédiaires du DBF peut limiter sa capacité à proliférer de manière optimale. Le chapitre 5 décrit les résultats des expériences réalisées afin de détecter spécifiquement les gènes de RW1 qui pourraient être impliquées dans la résistance au stress hydrique. Ici on a crée des bibliothèques de mutants de RW1 par transposon, soit avec un mini-Tn5 classique ou avec une variante qui exprime la eGFP lorsque le transposon s'insère dans un gène induit par le stress hydrique. Les bibliothèques de mutants ont été criblées par la méthode classique de repiquage sur boîtes, dans des conditions de stress hydrique élevé (obtenu par l'addition de NaCl dans les boîtes). En outre, nous avons criblé des micro¬colonies dans des billes d'agarose qui ont pu être analysées par cytométrie de flux. Un certain nombre de mutants déficients à croître sur des milieux supplémentés avec du NaCl ont été isolés et les sites d'insertion du transposon séquencés. Dans une deuxième procédure nous avons criblé par cytométrie de flux des mutants avec une production de eGFP supérieure, après exposition à un milieu de croissance avec une concentration élevée de NaCl. Les mutants obtenus dans les deux bibliothèques n'étaient pas similaires. Les fonctions des gènes où se trouvent les insertions de transposons sont impliqués dans la synthèse de solutés compatibles (glutamate et de la proline), dans la synthèse de la membrane cellulaire et dans la modification de la composition de la membrane cellulaire. Les résultats obtenus dans la présente étude nous donnent une image plus complète des mécanismes de dégradation du DBF par S. wittichii RW1, comment cette souche réagit à la disponibilité du DBF et comment l'activité catabolique peut être affectée par les conditions rencontrées dans des environnements contaminés.

H-2D ligand expression by Ly49A+ natural killer (NK) cells precludes ligand uptake from environmental cells: implications for NK cell function.

To study the adaptation of natural killer (NK) cells to their major histocompatibility complex (MHC) class I environment we have established a novel mouse model with mosaic expression of H-2D(d) using a Cre/loxP system. In these mice, we noticed that NK cells expressing the inhibitory receptor for D(d), Ly49A, were specifically underrepresented among cells with low D(d) levels. That was due to the acquisition of D(d) molecules by the Ly49A+ NK cells that have lost their D(d) transgene. The uptake of H-2D molecules via the Ly49A receptor was restricted to strong ligands of Ly49A. Surprisingly, when Ly49A+ NK cells were D(d+), uptake of the alternative ligand D(k) was not detectable. Similarly, one anti-Ly49A mAb (A1) bound inefficiently when Ly49A was expressed on D(d+) NK cells. Concomitantly, functional assays demonstrated a reduced capacity of Ly49A to inhibit H-2(b)D(d) as compared with H-2(b) NK cells, rendering Ly49A+ NK cells in D(d+) mice particularly reactive. Minor reductions of D(d) levels and/or increases of activating ligands on environmental cells may thus suffice to abrogate Ly49A-mediated NK cell inhibition. The mechanistic explanation for all these phenomena is likely the partial masking of Ly49A by D(d) on the same cell via a lateral binding site in the H-2D(d) molecule.

Un peu comme voir dans la nuit : et autres textes

« Le chagrin qui divise l'abîme n'est pas mesurable, il crée simplement un lien vers un autre abîme et n'est perceptible ni par la peau [...] ni par l'odeur, ni par l'écoute, ni par le goût ni même par la vue, mais par quelque chose d'autre. Quelque chose d'autre. » Leif Elggren est un écrivain, musicien et performeur suédois, né en 1950 et vivant à Stockholm. Son oeuvre interroge la fragilité de l'existence humaine, en mettant en scène des situations-limites, comme par exemple le rapport de l'enfant à sa propre naissance ou celui du vieillard à sa propre déchéance. À la manière de boîtes de conserves délicatement décolletées, ses textes explorent l'étrange beauté et la dignité engravée de déchets inutiles, de vies défaites, de souverainetés humiliées, d'arrogances évidées. Son travail joue avec les frontières, les entre-deux, les passages, dans des performances scéniques qui croisent les arts visuels, la danse et les arts sonores.

VEGF is required for growth and survival in neonatal mice.

We employed two independent approaches to inactivate the angiogenic protein VEGF in newborn mice: inducible, Cre-loxP- mediated gene targeting, or administration of mFlt(1-3)-IgG, a soluble VEGF receptor chimeric protein. Partial inhibition of VEGF achieved by inducible gene targeting resulted in increased mortality, stunted body growth and impaired organ development, most notably of the liver. Administration of mFlt(1-3)-IgG, which achieves a higher degree of VEGF inhibition, resulted in nearly complete growth arrest and lethality. Ultrastructural analysis documented alterations in endothelial and other cell types. Histological and biochemical changes consistent with liver and renal failure were observed. Endothelial cells isolated from the liver of mFlt(1-3)-IgG-treated neonates demonstrated an increased apoptotic index, indicating that VEGF is required not only for proliferation but also for survival of endothelial cells. However, such treatment resulted in less significant alterations as the animal matured, and the dependence on VEGF was eventually lost some time after the fourth postnatal week. Administration of mFlt(1-3)-IgG to juvenile mice failed to induce apoptosis in liver endothelial cells. Thus, VEGF is essential for growth and survival in early postnatal life. However, in the fully developed animal, VEGF is likely to be involved primarily in active angiogenesis processes such as corpus luteum development.

Systems biology of plants : from intraspecific genome variation to computational morphodynamics

Recently, the introduction of second generation sequencing and further advance-ments in confocal microscopy have enabled system-level studies for the functional characterization of genes. The degree of complexity intrinsic to these approaches needs the development of bioinformatics methodologies and computational models for extracting meaningful biological knowledge from the enormous amount of experi¬mental data which is continuously generated. This PhD thesis presents several novel bioinformatics methods and computational models to address specific biological questions in Plant Biology by using the plant Arabidopsis thaliana as a model system. First, a spatio-temporal qualitative analysis of quantitative transcript and protein profiles is applied to show the role of the BREVIS RADIX (BRX) protein in the auxin- cytokinin crosstalk for root meristem growth. Core of this PhD work is the functional characterization of the interplay between the BRX protein and the plant hormone auxin in the root meristem by using a computational model based on experimental evidence. Hyphotesis generated by the modelled to the discovery of a differential endocytosis pattern in the root meristem that splits the auxin transcriptional response via the plasma membrane to nucleus partitioning of BRX. This positional information system creates an auxin transcriptional pattern that deviates from the canonical auxin response and is necessary to sustain the expression of a subset of BRX-dependent auxin-responsive genes to drive root meristem growth. In the second part of this PhD thesis, we characterized the genome-wide impact of large scale deletions on four divergent Arabidopsis natural strains, through the integration of Ultra-High Throughput Sequencing data with data from genomic hybridizations on tiling arrays. Analysis of the identified deletions revealed a considerable portion of protein coding genes affected and supported a history of genomic rearrangements shaped by evolution. In the last part of the thesis, we showed that VIP3 gene in Arabidopsis has an evo-lutionary conserved role in the 3' to 5' mRNA degradation machinery, by applying a novel approach for the analysis of mRNA-Seq data from random-primed mRNA. Altogether, this PhD research contains major advancements in the study of natural genomic variation in plants and in the application of computational morphodynamics models for the functional characterization of biological pathways essential for the plant. - Récemment, l'introduction du séquençage de seconde génération et les avancées dans la microscopie confocale ont permis des études à l'échelle des différents systèmes cellulaires pour la caractérisation fonctionnelle de gènes. Le degrés de complexité intrinsèque à ces approches ont requis le développement de méthodologies bioinformatiques et de modèles mathématiques afin d'extraire de la masse de données expérimentale générée, des information biologiques significatives. Ce doctorat présente à la fois des méthodes bioinformatiques originales et des modèles mathématiques pour répondre à certaines questions spécifiques de Biologie Végétale en utilisant la plante Arabidopsis thaliana comme modèle. Premièrement, une analyse qualitative spatio-temporelle de profiles quantitatifs de transcripts et de protéines est utilisée pour montrer le rôle de la protéine BREVIS RADIX (BRX) dans le dialogue entre l'auxine et les cytokinines, des phytohormones, dans la croissance du méristème racinaire. Le noyau de ce travail de thèse est la caractérisation fonctionnelle de l'interaction entre la protéine BRX et la phytohormone auxine dans le méristème de la racine en utilisant des modèles informatiques basés sur des preuves expérimentales. Les hypothèses produites par le modèle ont mené à la découverte d'un schéma différentiel d'endocytose dans le méristème racinaire qui divise la réponse transcriptionnelle à l'auxine par le partitionnement de BRX de la membrane plasmique au noyau de la cellule. Cette information positionnelle crée une réponse transcriptionnelle à l'auxine qui dévie de la réponse canonique à l'auxine et est nécessaire pour soutenir l'expression d'un sous ensemble de gènes répondant à l'auxine et dépendant de BRX pour conduire la croissance du méristème. Dans la seconde partie de cette thèse de doctorat, nous avons caractérisé l'impact sur l'ensemble du génome des délétions à grande échelle sur quatre souches divergentes naturelles d'Arabidopsis, à travers l'intégration du séquençage à ultra-haut-débit avec l'hybridation génomique sur puces ADN. L'analyse des délétions identifiées a révélé qu'une proportion considérable de gènes codant était affectée, supportant l'idée d'un historique de réarrangement génomique modelé durant l'évolution. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons montré que le gène VÏP3 dans Arabidopsis a conservé un rôle évolutif dans la machinerie de dégradation des ARNm dans le sens 3' à 5', en appliquant une nouvelle approche pour l'analyse des données de séquençage d'ARNm issue de transcripts amplifiés aléatoirement. Dans son ensemble, cette recherche de doctorat contient des avancées majeures dans l'étude des variations génomiques naturelles des plantes et dans l'application de modèles morphodynamiques informatiques pour la caractérisation de réseaux biologiques essentiels à la plante. - Le développement des plantes est écrit dans leurs codes génétiques. Pour comprendre comment les plantes sont capables de s'adapter aux changements environnementaux, il est essentiel d'étudier comment leurs gènes gouvernent leur formation. Plus nous essayons de comprendre le fonctionnement d'une plante, plus nous réalisons la complexité des mécanismes biologiques, à tel point que l'utilisation d'outils et de modèles mathématiques devient indispensable. Dans ce travail, avec l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thalicinci nous avons résolu des problèmes biologiques spécifiques à travers le développement et l'application de méthodes informatiques concrètes. Dans un premier temps, nous avons investigué comment le gène BREVIS RADIX (BRX) régule le développement de la racine en contrôlant la réponse à deux hormones : l'auxine et la cytokinine. Nous avons employé une analyse statistique sur des mesures quantitatives de transcripts et de produits de gènes afin de démontrer que BRX joue un rôle antagonisant dans le dialogue entre ces deux hormones. Lorsque ce-dialogue moléculaire est perturbé, la racine primaire voit sa longueur dramatiquement réduite. Pour comprendre comment BRX répond à l'auxine, nous avons développé un modèle informatique basé sur des résultats expérimentaux. Les simulations successives ont mené à la découverte d'un signal positionnel qui contrôle la réponse de la racine à l'auxine par la régulation du mouvement intracellulaire de BRX. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons analysé le génome entier de quatre souches naturelles d'Arabidopsis et nous avons trouvé qu'une grande partie de leurs gènes étaient manquant par rapport à la souche de référence. Ce résultat indique que l'historique des modifications génomiques conduites par l'évolution détermine une disponibilité différentielle des gènes fonctionnels dans ces plantes. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons analysé les données du transcriptome de la plante où le gène VIP3 était non fonctionnel. Ceci nous a permis de découvrir le rôle double de VIP3 dans la régulation de l'initiation de la transcription et dans la dégradation des transcripts. Ce rôle double n'avait jusqu'alors été démontrée que chez l'homme. Ce travail de doctorat supporte le développement et l'application de méthodologies informatiques comme outils inestimables pour résoudre la complexité des problèmes biologiques dans la recherche végétale. L'intégration de la biologie végétale et l'informatique est devenue de plus en plus importante pour l'avancée de nos connaissances sur le fonctionnement et le développement des plantes.

Expérimentation générique et dialogisme intertextuel. Perrault, La Fontaine, Apulée, Straparola, Basile

EXPERIMENTATION GENERIQUE ET DIALOGISME INTERTEXTUEL: PERRAULT, LA FONTAINE, APULEIUS, STRAPAROLA AND BASILE. Les contes en vers et en prose de Perrault relèvent, selon l'hypothèse présentée dans cette étude, d'un dialogisme intertextuel très complexe avec les formes génériques du conte déjà existantes dans les littératures européennes. L'académicien s'adonne à une véritable «expérimentation générique » au cours de laquelle il crée de nouvelles formes génériques, de nouvelles intrigues et de nouvelles figures à partir de la fabella de Psyché enchâssée dans les Métamorphoses d'Apulée, et de sa récriture galante par La Fontaine dans Les Amours de Psiché et de Cupidon en 1669. Ce double dialogue intertextuel est encore sous-tendu par le recours aux favole de Straparola (Le Piacevole notti) et aux cunti (Lo cunto de li cunti) de Basile, célèbres narrateurs italiens, qui avaient déjà reconfiguré de façon originale certains épisodes et personnages de la fabella de Psyché. Ce processus dialogique complexe est ici mis en évidence par l'analyse (inter)textuelle successive des trois premiers contes en prose, La Belle au bois dormant, Le Petit Chaperon rouge et La Barbe bleue. L'analyse comparative montre que Perrault les invente à partir des trois moments successifs de l'épreuve la plus difficile que Vénus inflige à Psyché, celle de la descente aux Enfers. En introduisant des différences significatives par rapport aux textes latins, italiens et français, l'académicien parvient à créer une nouvelle variation générique : le conte pseudo-naïf doté d'un sens crypté qui se découvre « plus ou moins selon le degré de pénétration de ceux qui les lisent ».GENERIC EXPERIMENTATION AND INTERTEXTUAL DIALOGISM: PERRAULT, LA FONTAINE, APULEIUS, STRAPAROLA AND BASILEAccording to Ute Heidmann, Perrault's tales have very complex inter- textual relations with other generic forms which already existed in other European literatures. Heidmann demonstrates here how Perrault experi- ments "generically" with the fairy tale and how he creates new generic forms from other tales by Apuleus, Straparola, Basile, or La Fontaine. This dialogic process is here underlined by the analysis of three particular fairy tales, Sleeping Beauty in the Woods, Little Red Riding Hood and Blue Beard. Heidmann shows how, by introducing key differences with the Latin, Italian and French models, Perrault succeeds in creating a new generic variation of the fairy tale: "the pseudo-naïve fairy tale".

A 35.7 kb DNA fragment from the Bacillus subtilis chromosome containing a putative 12.3 kb operon involved in hexuronate catabolism and a perfectly symmetrical hypothetical catabolite-responsive element.

The Bacillus subtilis strain 168 chromosomal region extending from 109 degrees to 112 degrees has been sequenced. Among the 35 ORFs identified, cotT and rapA were the only genes that had been previously mapped and sequenced. Out of ten ORFs belonging to a single putative transcription unit, seven are probably involved in hexuronate catabolism. Their sequences are homologous to Escherichia coli genes exuT, uidB, uxaA, uxaB, uxaC, uxuA and uxuB, which are all required for the uptake of free D-glucuronate, D-galacturonate and beta-glucuronide, and their transformation into glyceraldehyde 3-phosphate and pyruvate via 2-keto-3-deoxygluconate. The remaining three ORFs encode two dehydrogenases and a transcriptional regulator. The operon is preceded by a putative catabolite-responsive element (CRE), located between a hypothetical promoter and the RBS of the first gene. This element, the longest and the only so far described that is fully symmetrical, consists of a 26 bp palindrome matching the theoretical B. subtilis CRE sequence. The remaining predicted amino acid sequences that share homologies with other proteins comprise: a cytochrome P-450, a glycosyltransferase, an ATP-binding cassette transporter, a protein similar to the formate dehydrogenase alpha-subunit (FdhA), protein similar to NADH dehydrogenases, and three homologues of polypeptides that have undefined functions.

Role of ENaC in skin wound healing and phenotypic analysis of GILZ-deficient mice

In my first project, I analyzed the role of the amiloride-sensitive epithelial sodium channel ENaC) in the skin during wound healing. ENaC is present in the skin and a function in keratinocyte differentiation and barrier formation has been demonstrated. Previous findings suggested, that ENaC might be implicated in keratinocyte migration, although its role in wound healing was not analyzed yet. Using skin-specific (K14-Cre) conditional ENaC knockout and overexpressing mice, I determined the wound closure kinetic and performed morphometric measurements. The time course of wound repair was not significantly different in knockouts or transgenics when compared to control mice and the morphology of the closing wound was not altered. In my second project, I studied the glucocorticoid-induced leucine zipper (GILZ, Tsc22d3). GILZ is widely expressed and an important role has been predicted in immunity, adipogenesis and renal sodium handling. Mice were generated that constitutively lack all the functional domains of the Gilz gene. In these mice, the expression of GILZ mRNA transcripts and protein were completely abolished in all tissues tested. Surprisingly, knockout mice survived. To test whether GILZ mimicks glucocorticoid action, we studied its implication in T- and B- cell development and in a model of sepsis. We measured cytokine secretion in different inflammatory models, like in peritoneal and bone marrow-derived macrophages, in splenocytes and a model of sepsis. In all our experiments, cytokine secretion from GILZ- deficient cells was not different from controls. From 6 months onwards, knockout mice contained significantly less body fat and were lighter. Following sodium and water deprivation experiments, water and salt homeostasis was preserved. Sterility of knockout males was associated with a severe testis dysplasia, smaller seminiferous tubules, the number of Sertoli and germ cell was reduced while increased apoptosis, but not cell proliferation, was evidenced. The interstitial Leydig cell population was augmented, and higher plasma FSH and testosterone levels were found. Interestingly, the expression of the target gene Ppar2 was diminished in the testis and in the liver, but not in the skin, kidney or fat. Tsc22d1 mRNA transcript level was found to be upregulated in testis, but not in the kidney or fat tissue. In most tissue, excepted the testis, GILZ-deficient mice reveal functional redundancy amongst members of the Tsc22d family or genes involved in the same regulatory pathways. In summary, contrarily to the published in vitro data, GILZ does not play a crucial role attributed in immunology or inflammation, but we identified a novel function in spermatogenesis. -- Dans mon premier projet, j'ai analysé le rôle du canal épithélial sodique sensible à l'amiloride (ENaC) dans la cicatrisation de la peau. ENaC est présent dans la peau et il a une fonction dans la différenciation des kératinocytes et dans la formation de la barrière. Des études suggèrent qu'ENaC pourrait être impliqué dans la migration des kératinocytes, cependant, son rôle dans la cicatrisation n'a pas encore été étudié. A l'aide de souris qui surexpriment ou qui sont knockout pour ENaC, spécifiquement dans la peau (K14-Cre), j'ai analysé le temps de clôture de la cicatrice et j'ai aussi étudié la morphologie de la plaie guérissant. Chez les souris qui surexpriment ou chez les knockouts, la vitesse de fermeture et la morphologie de la cicatrice étaient identiques aux souris contrôles. Dans mon second projet, j'ai étudié le glucocorticoid-induced leucine zipper (GILZ, Tsc22d3). GILZ est largement exprimé et un rôle important a été prédit dans l'immunité, l'adipogénèse et le transport sodique rénal. Des souris ont été générées dont les domaines fonctionnels du gène Gilz sont éliminés. L'expression de GILZ en ARNm et protéine a été complètement abolie dans tous les tissus testés. Étonnamment, ces souris knockout survivent. Afin de tester si GILZ imite les effets des glucocorticoïdes, nous avons étudié son implication dans le développement des cellules T et B ainsi qu'un modèle de septicémie. Nous avons mesuré la sécrétion de cytokines à partir de différents modèles d'inflammation tels que des macrophages péritonéaux ou de moelle, de splénocytes ou encore d'un modèle de septicémie. Dans toutes nos expériences, la sécrétion de cytokines de cellules GILZ-déficientes était semblable. Dès 6 mois, les knockouts contenaient significativement moins de graisses et étaient plus légères. Suite à une privation sodique et aqueuse, l'homéostasie du sel et de l'eau était préservée. Les mâles knockouts présentaient une stérilité accompagnée d'une dysplasie testiculaire sévère, de tubules séminifères étaient plus petits et contenaient un nombre réduit de cellules de Sertoli et de cellules germinales. L'apoptose était augmentée dans ces cellules mais pas la prolifération cellulaire. Le nombre de cellules de Leydig était aussi plus élevé, ainsi que la FSH et la testostérone. L'expression du gène cible Pparγ2 était diminuée dans le testicule et le foie, mais pas dans la peau, le rein ou le tissu adipeux. L'ARNm de Tsc22d1 était plus exprimé dans le testicule, mais pas dans le rein ou le tissu adipeux. Dans la plupart des tissus, sauf le testicule, les souris knockouts révélaient une redondance fonctionnelle des autres membres de la famille Tsc22d ou de gènes impliqués dans les mêmes voies de régulation. En résumé, contrairement aux données in vitro, GILZ ne joue pas un rôle essentiel en immunologie, mais nous avons identifié une nouvelle fonction dans la spermatogénèse.

Role of BRCA2 in control of the RAD51 recombination and DNA repair protein.

Individuals carrying BRCA2 mutations are predisposed to breast and ovarian cancers. Here, we show that BRCA2 plays a dual role in regulating the actions of RAD51, a protein essential for homologous recombination and DNA repair. First, interactions between RAD51 and the BRC3 or BRC4 regions of BRCA2 block nucleoprotein filament formation by RAD51. Alterations to the BRC3 region that mimic cancer-associated BRCA2 mutations fail to exhibit this effect. Second, transport of RAD51 to the nucleus is defective in cells carrying a cancer-associated BRCA2 truncation. Thus, BRCA2 regulates both the intracellular localization and DNA binding ability of RAD51. Loss of these controls following BRCA2 inactivation may be a key event leading to genomic instability and tumorigenesis.

L'apport d'une approche criminalistique pour lutter contre la contrefaçon de médicaments

Dans le domaine de l'analyse et la détection de produits pharmaceutiques contrefaits, différentes techniques analytiques ont été appliquées afin de discriminer les produits authentiques des contrefaçons. Parmi celles-ci, les spectroscopies proche infrarouge (NIR) et Raman ont fourni des résultats prometteurs. L'objectif de cette étude était de développer une méthodologie, basée sur l'établissement de liens chimiques entre les saisies de produits contrefaits, permettant de fournir des informations utiles pour les acteurs impliqués dans la lutte à la prolifération de ces produits. Une banque de données de spectres NIR et Raman a été créée et différents algorithmes de classification non-supervisée (i.e., analyse en composantes principales (ACP) et analyse factorielle discriminante (AFD) - elus ter onolysis) ont été utilisées afin d'identifier les différents groupes de produits présents. Ces classes ont été comparées aux profils chimiques mis en évidence par la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) et par la chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC -MS). La stratégie de classification proposée, fondée sur les classes identifiées par spectroscopie NIR et Raman, utilise un algorithme de classification basé sur des mesures de distance et des courbes Receiver Operating Characteristics (ROC). Le modèle est capable de comparer le spectre d'une nouvelle contrefaçon à ceux des saisies précédemment analysées afin de déterminer si le nouveau spécimen appartient à l'une des classes existantes, permettant ainsi de le lier à d'autres saisies dans la base de données.

Notch1 control of oligodendrocyte differentiation in the spinal cord.

We have selectively inhibited Notch1 signaling in oligodendrocyte precursors (OPCs) using the Cre/loxP system in transgenic mice to investigate the role of Notch1 in oligodendrocyte (OL) development and differentiation. Early development of OPCs appeared normal in the spinal cord. However, at embryonic day 17.5, premature OL differentiation was observed and ectopic immature OLs were present in the gray matter. At birth, OL apoptosis was strongly increased in Notch1 mutant animals. Premature OL differentiation was also observed in the cerebrum, indicating that Notch1 is required for the correct spatial and temporal regulation of OL differentiation in various regions of the central nervous system. These findings establish a widespread function of Notch1 in the late steps of mammalian OPC development in vivo.

Molecular mechanisms for the transcriptional regulation of the Connexin36 gene expression in insulin-secreting cells

Résumé Régulation de l'expression de la Connexin36 dans les cellules sécrétrices d'insuline La communication intercellulaire est en partie assurée via des jonctions communicantes de type "gap". Dans la cellule ß pancréatique, plusieurs observations indiquent que le couplage assuré par des jonctions gap formées parla Connexine36 (Cx36) est impliqué dans le contrôle de la sécrétion de l'insuline. De plus, nous avons récemment démontré qu'un niveau précis d'expression de la Cx36 est nécessaire pour maintenir une bonne coordination de l'ensemble des cellules ß, et permettre ainsi une sécrétion synchrone et contrôlée d'insuline. Le développement du diabète et du syndrome métabolique est partiellement dû à une altération de la capacité des cellules ß à sécréter de l'insuline en réponse à une augmentation de la glycémie. Cette altération est en partie causée par l'augmentation prolongée des taux circulant de glucose, mais aussi de lipides, sous la forme d'acides gras libres, et de LDL (Low Density Lipoproteins), particules assurant le transport des acides gras et du cholestérol dans le sang. Nous avons étudié la régulation de l'expression de la Cx36 dans différentes conditions reflétant la physiopathologie du diabète de type 2 et du syndrome métabolique et démontré qu'une exposition prolongée à des concentrations élevées de glucose, de LDL, ainsi que de palmitate (acide gras saturé le plus abondant dans l'organisme), inhibent l'expression de la Cx36 dans les cellules ß. Cette inhibition implique l'activation de la PKA (Proteine Kinase A), qui stimule à son tour l'expression du facteur de transcription ICER-1 (Inductible cAMP Early Repressor-1). Ce puissant répresseur se fixe spécifiquement sur un motif CRE (cAMP Response Element), situé dans le promoteur du gène de la Cx36, inhibant ainsi son expression. Nous avons de plus démontré que des cytokines pro-inflammatoires, qui pourraient contribuer au développement du diabète, inhibent également l'expression de la Cx36. Cependant, les cytokines agissent indépendamment du répresseur ICER-1, mais selon un mécanisme requérant l'activation de l'AMPK (AMP dependant protein kinase). Sachant qu'un contrôle précis des niveaux d'expression de la Cx36 est un élément déterminant pour une sécrétion optimale de l'insuline, nos résultats suggèrent que la Cx36 pourrait être impliquée dans l'altération de la sécrétion de l'insuline contribuant à l'apparition du diabète de type 2. Summary A particular way by which cells communicate with each other is mediated by gap junctions, transmembrane structures providing a direct pathway for the diffusion of small molecules between adjacent cells. Gap junctional communication is required to maintain a proper functioning of insulin-secreting ß-cells. Moreover, the expression levels of connexin36 (Cx36), the sole gap junction protein expressed in ß-cells, are critical in maintaining glucose-stimulated insulin secretion. Chronic hyperglycemia and hyperlipidemia exert deleterious effects on insulin secretion and may contribute to the progressive ß-cell failure linked to the development of type 2 diabetes and metabolic syndrome. Since modulations of the Cx36 levels might impair ß-cell function, the general aim of this work was to elucidate wether elevated levels of glucose and lipids affect Cx36 expression. The first part of this work was dedicated to the study of the effect of high glucose concentrations on Cx36 expression. We demonstrated that glucose transcriptionally down-regulates the expression of Cx36 in insulin-secreting cells through activation of the protein kinase A (PKA), which in turn stimulates the expression of the inducible cAMP early repressor-1 (ICER-1). This repressor binds to a highly conserved cAMP response element (CRE) located in the Cx36 promoter, thereby inhibiting Cx36 expression. The second part of this thesis consisted in studying the effects of sustained exposure to free fatty acids (FFA) and human lipoproteins on Cx36 levels. The experiments revealed that the most abundant FFA, palmitate, as well as the atherogenic low density lipoproteins (LDL), also stimulate ICER-1 expression, resulting in Cx36 down-regulation. Finally, the third part of the work focused on the consequences of long-term exposure to proinflammatory cytokines on Cx36 content. Interleukin-1 ß (IL-1 ß) inhibits Cx36 expression and its effect is potentialized by tumor necrosis factor α (TNFα) and interferon γ (IFNγ). We further unveiled that the cytokines effect on Cx36 levels requires activation of the AMP dependent protein kinase (AMPK). Prolonged exposures to glucose, palmitate, LDL, and pro-inflammatory cytokines have all been proposed to contribute to the development of diabetes and metabolic syndrome. Since Cx36 expression levels are critical to maintain ß-cell function, Cx36 down-regulation by glucose, lipids, and cytokines might participate to the ß-cell failure associated with diabetes development.

La Atlántida : la sociedad perfecta

Si Platón creó el mito de la Atlántida para ilustrar la sociedad perfecta de su 'República', entonces otros, siglos después, recogieron el testigo para utilizarlo con sus peores o mejores intenciones.

cAMP prevents the glucose-mediated stimulation of GLUT2 gene transcription in hepatocytes.

Glucose homoeostasis necessitates the presence in the liver of the high Km glucose transporter GLUT2. In hepatocytes, we and others have demonstrated that glucose stimulates GLUT2 gene expression in vivo and in vitro. This effect is transcriptionally regulated and requires glucose metabolism within the hepatocytes. In this report, we further characterized the cis-elements of the murine GLUT2 promoter, which confers glucose responsiveness on a reporter gene coding the chloramphenicol acetyl transferase (CAT) gene. 5'-Deletions of the murine GLUT2 promoter linked to the CAT reporter gene were transfected into a GLUT2 expressing hepatoma cell line (mhAT3F) and into primary cultured rat hepatocytes, and subsequently incubated at low and high glucose concentrations. Glucose stimulates gene transcription in a manner similar to that observed for the endogenous GLUT2 mRNA in both cell types; the -1308 to -212 bp region of the promoter contains the glucose-responsive elements. Furthermore, the -1308 to -338 bp region of the promoter contains repressor elements when tested in an heterologous thymidine kinase promoter. The glucose-induced GLUT2 mRNA accumulation was decreased by dibutyryl-cAMP both in mhAT3F cells and in primary hepatocytes. A putative cAMP-responsive element (CRE) is localized at the -1074/-1068 bp region of the promoter. The inhibitory effect of cAMP on GLUT2 gene expression was observed in hepatocytes transfected with constructs containing this CRE (-1308/+49 bp fragment), as well as with constructs not containing the consensus CRE (-312/+49 bp fragment). This suggests that the inhibitory effect of cAMP is not mediated by the putative binding site located in the repressor fragment of the GLUT2 promoter. Taken together, these data demonstrate that the elements conferring glucose and cAMP responsiveness on the GLUT2 gene are located within the -312/+49 region of the promoter.

Dual role of Bmi1 loss in the preservation of photoreceptor layers in the Rd1 mouse

Purpose: In the Rd1 and Rd10 mouse models of retinitis pigmentosa, a mutation in the Pde6ß gene leads to the rapid loss of photoreceptors. As in several neurodegenerative diseases, Rd1 and Rd10 photoreceptors re-express cell cycle proteins prior to death. Bmi1 regulates cell cycle progression through inhibition of CDK inhibitors, and its deletion efficiently rescues the Rd1 retinal degeneration. The present study evaluates the effects of Bmi1 loss in photoreceptors and Müller glia, since in lower vertebrates, these cells respond to retinal injury through dedifferentiation and regeneration of retinal cells. Methods: Cell death and Müller cell activation were analyzed by immunostaining of wild-type, Rd1 and Rd1;Bmi1-/- eye sections during retinal degeneration, between P10 and P20. Lineage tracing experiments use the GFAP-Cre mouse (JAX) to target Müller cells. Results: In Rd1 retinal explants, inhibition of CDKs reduces the amount of dying cells. In vivo, Bmi1 deletion reduces CDK4 expression and cell death in the P15 Rd1;Bmi1-/- retina, although cGMP accumulation and TUNEL staining are detected at the onset of retinal degeneration (P12). This suggests that another process acts in parallel to overcome the initial loss of Rd1;Bmi1-/- photoreceptors. We demonstrate here that Bmi1 loss in the Rd1 retina enhances the activation of Müller glia by downregulation of p27Kip1, that these cells migrate toward the ONL, and that some cells express the retinal progenitor marker Pax6 at the inner part of the ONL. These events are also observed, but to a lesser extent, in Rd1 and Rd10 retinas. At P12, EdU incorporation shows proliferating cells with atypical elongated nuclei at the inner border of the Rd1;Bmi1-/- ONL. Lineage tracing targeting Müller cells is in process and will determine the implication of this cell population in the maintenance of the Rd1;Bmi1-/- ONL thickness and whether downregulation of Bmi1 in Rd10 Müller cells equally stimulates their activation. Conclusions: Our results show a dual role of Bmi1 deletion in the rescue of photoreceptors in the Rd1;Bmi1-/- retina. Indeed, the loss of Bmi1 reduces Rd1 retinal degeneration, and as well, enhances the Müller glia activation. In addition, the emergence of cells expressing a retinal progenitor marker in the ONL suggests Bmi1 as a blockade to the regeneration of retinal cells in mammals.