Secretory IgA and intestinal epithelial cells at the interface between homeostasis regulation and protection against infection

RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLICL'intestin est le siège d'intenses agressions de la part de l'ensemble des aliments ingérés, de bactéries agressives dites pathogènes mais également de bactéries dites commensales peuplant naturellement les surfaces intestinales muqueuses. Pour faire face, notre organisme arbore de nombreux niveaux de protections tant physiques, chimiques, mécaniques mais aussi immunitaires. La présence d'un type particulier de cellules, les cellules épithéliales (IEC) assurant une protection physique, ainsi que la production d'anticorps spécialisés par le système immunitaire appelés immunoglobulines sécrétoires A (SlgA) servent conjointement de première ligne de défense contre ces agressions externes. Néanmoins, comment le dialogue s'articule entre ces deux partenaires reste incomplet.Nous avons donc décidé de mimer ces interactions en modélisant les surfaces muqueuses par une monocouche de cellules différenciées en laboratoire. Des souches bactériennes isolées de l'intestin humain seules ou associées à des SlgA non-spécifiques ont été mises au contact de ce modèle cellulaire nous permettant de conclure quant à la présence effective d'une modulation du dialogue bactérie/lEC impliquant une activation de la réponse cellulaire vers un état de tolérance mutuelle. De façon surprenante, nous avons par ailleurs mis en évidence un type d'interaction nouveau entre ces anticorps et ces bactéries. Une étude biochimique nous a permis de détailler un nouveau rôle des SlgA médié par les sucres présents à leur surface dans le maintien d'une relation pacifique avec les commensaux perpétuellement présents, relations qualifiées d'homésostase intestinale.Le rôle protecteur des SlgA a par ailleurs été abordé pour avoir une meilleure appréhension de leur impact au niveau cellulaire lors d'infection par Shigella flexneri, bactérie causant la Shigellose, diarrhée sanglante responsable de la mort de plus d'un million de personnes chaque année. Basée sur le même modèle cellulaire, cette étude nous a permis de démontrer une nouvelle entrée de ce pathogène directement via les IEC. La présence d'anticorps spécifiques à la surface des bactéries restreint leur champs d'action contre les cibles intracellulaires identifiées que sont les filaments soutenant le squelette de la cellule, les fibres d'actine ainsi que les jonctions serrées, réseaux de protéines clés des interactions entre cellules. Cette ouverture au niveau cellulaire apporte un nouvel élan quant à la compréhension du rôle protecteur des SlgA lors d'attaques de l'intestin, protection semblant dépendante d'une agrégation des bactéries.Pour finir, nous avons mis en évidence la détection directe par les cellules de la présence d'anticorps libres dans l'intestin ajoutant une nouvelle réplique dans le dialogue complexe entre ces deux piliers de l'équilibre intestinal que sont les SlgA et les cellules épithéliales.RESUMELa muqueuse intestinale est dotée d'un réseau complexe de protections physico-chimiques, mécaniques ou immunologiques. Associées à un système immunitaire omniprésent, les cellules épithéliales intestinales {IEC) bordant la lumière intestinale ont la double tâche de protéger l'intérieur de l'organisme stérile contre l'invasion et la dissémination d'agents pathogènes, et de maintenir une relation pacifique avec la flore intestinale, rôles également joués par les immunoglobulines sécrétoires A (SlgA), anticorps les plus abondamment présents à la surface des muqueuses. Tant les IEC que les SlgA sont ainsi décrites comme convergeant vers le même objectif ; néanmoins, les rouages de leurs interactions restent largement inconnus.Pour répondre à cette question, des monocouches épithéliales reconstituées in vitro ont été incubées avec des souches commensales telles que des Lactobacillus ou des Bifodobacteria, seules ou complexées avec des SlgA non-spécifiques, nous permettant de décrypter l'influence des SlgA sur la détection des bactéries par les IEC, favorisant l'adhésion bactérienne et la cohésion cellulaire, augmentant l'activation de la voie NF-κΒ ainsi que la sécrétion de la cytokine thymic stromal lymphopoietin contrairement à celle de médiateurs pro-inflammatoires qui reste inchangée. Par ailleurs, une interaction Fab-indépendante est suggérée dans l'interaction SlgA/bactéries. Comme une interaction de faible affinité a été décrite comme prenant naturellement place au niveau de l'intestin, nous avons donc disséqué les mécanismes sous- jacents en utilisant un large spectre de bactérie associés à des protéines soit recombinantes soit isolées à partir de colostrum, mettant en évidence un rôle crucial des N-glycanes présents sur la pièce sécrétoire et soulignant une nouvelle propriété des SlgA dans l'homéostase intestinale.Intrinsèquement liés aux caractéristiques des SlgA, nous nous sommes également focalisés sur leur rôle protecteur lors d'infection par l'enteropathogène Shigella flexneri reproduites in vitro sur des monocouches polarisées. Nous avons tout d'abord démontré une nouvelle porte d'entrée pour ce pathogène directement via les IEC. L'agrégation des bactéries par les SlgA confère aux cellules une meilleure résistance à l'infection, retardant croissance bactérienne et entrée cellulaire, affectant par ailleurs leur capacité à cibler le cytosquelette et les jonctions serrées. La formation de tels cargos détectés de façon biaisée par les IEC apparaît comme une explication plausible au maintien de la cohésion cellulaire médiée par les SlgA.Enfin, le retrotransport des SlgA à travers les IEC a été abordé soulignant une participation active de ces cellules dans la détection de l'environnement extérieur, les impliquant possiblement dans l'activation d'un état muqueux stable.Conjointement, ces résultats indiquent que les SlgA représentent l'un des éléments-clés à la surface de la muqueuse et soulignent la complexité du dialogue établi avec l'épithélium en vue du maintien d'un fragile équilibre intestinal.ABSTRACTThe intestinal mucosa is endowed with a complex protective network melting physiochemical, mechanical and immunological features. Beyond the ubiquitous intestinal immune system, intestinal epithelial cells (IEC) lying the mucosal surfaces have also the dual task to protect the sterile core against invasion and dissemination of pathogens, and maintain a peaceful relationship with commensal microorganisms, aims also achieved by the presence of high amounts of secretory immunoglobulins A (SlgA), the most abundant immunoglobulin present at mucosal surfaces. Both IEC and SlgA are thus described to converge toward the same goal but how their interplay is orchestrated is largely unknown.To address this question, in vitro reconstituted IEC monolayers were first apically incubated with commensal bacteria such as Lactobacillus or Bifodobacteria strains either alone or in complexes with non-specific SlgA. Favoring the bacterial adhesion and cellular cohesion, SlgA impacts on the cellular sensing of bacteria, increasing NF-κΒ activation, and leading to cytokine releases restricted to the thymic stromal lymphopoietin and unaffected expression of pro-inflammatory mediators. Of main interest, bacterial recognition by SlgA suggested a Fab-independent interaction. As this low affinity, called natural coating occurs in the intestine, we further dissected the underlying mechanisms using a larger spectrum of commensal strains associated with recombinant as well as colostrum-derived proteins and pinpointed a crucial role of N-glycans of the secretory component, emphasizing an underestimated role of carbohydrates and another properties of SlgA in mediating intestinal homeostasis.As mucosal protection is also anchored in SlgA and IEC features, we focused on the cellular role of SlgA. Using IEC apical infection by the enteropathogen Shigella flexneri, we have first demonstrated a new gate of entry for this pathogen directly via IEC. Specific SlgA bacterial aggregation conferred to the cells a better resistance to infection, delaying bacterial growth and cellular entry, affecting their ability to damage both the cytoskeleton and the tight junctions. Formation of such big cargos differentially detected by IEC appears as a plausible explanation sustaining at the cellular level the antibody-mediated mucosal protection.Finally, SlgA retrotransport across IEC has been tackled stressing an active IEC sensing of the external environment possibly involved in the steady-state mucosal activation.All together, these results indicate that SlgA represents one of the pivotal elements at mucosal surfaces highlighting the complexity of the dialogue established with the epithelium sustaining the fragile intestinal balance.The Intestinal mucosa is endowed with a complex protective network melting physiochemical, mechanical and immunological features. Beyond the ubiquitous intestinal immune system, intestinal epithelial cells (IEC) lying the mucosal surfaces have also the dual task to protect the sterile core against invasion and dissemination of pathogens, and maintain a peaceful relationship with commensal microorganisms, aims also achieved by the presence of high amounts of secretory immunoglobulins A (SlgA), the most abundant immunoglobulin present at mucosal surfaces. Both IEC and SlgA are thus described to converge toward the same goal but how their interplay is orchestrated is largely unknown.To address this question, in vitro reconstituted IEC monolayers were first apically incubated with commensal bacteria such as Lactobacillus or Bifodobacteria strains either alone or in complexes with non-specific SlgA. Favoring the bacterial adhesion and cellular cohesion, SlgA impacts on the cellular sensing of bacteria, increasing NF-κΒ activation, and leading to cytokine releases restricted to the thymic stromal lymphopoietin and unaffected expression of pro-inflammatory mediators. Of main interest, bacterial recognition by SlgA suggested a Fab-independent interaction. As this low affinity, called natural coating occurs in the intestine, we further dissected the underlying mechanisms using a larger spectrum of commensal strains associated with recombinant as well as colostrum-derived proteins and pinpointed a crucial role of N-glycans of the secretory component, emphasizing an underestimated role of carbohydrates and another properties of SlgA in mediating intestinal homeostasis.As mucosal protection is also anchored in SlgA and IEC features, we focused on the cellular role of SlgA. Using IEC apical infection by the enteropathogen Shigella flexneri, we have first demonstrated a new gate of entry for this pathogen directly via IEC. Specific SlgA bacterial aggregation conferred to the cells a better resistance to infection, delaying bacterial growth and cellular entry, affecting their ability to damage both the cytoskeleton and the tight junctions. Formation of such big cargos differentially detected by IEC appears as a plausible explanation sustaining at the cellular level the antibody-mediated mucosal protection.Finally, SlgA retrotransport across IEC has been tackled stressing an active IEC sensing of the external environment possibly involved in the steady-state mucosal activation.All together, these results indicate that SlgA represents one of the pivotal elements at mucosal surfaces highlighting the complexity of the dialogue established with the epithelium sustaining the fragile intestinal balance.

N-Glycans on secretory component: mediators of the interaction between secretory IgA and gram-positive commensals sustaining intestinal homeostasis.

Human beings live in symbiosis with billions of microorganisms colonizing mucosal surfaces. The understanding of the mechanisms underlying this fine-tuned intestinal balance has made significant processes during the last decades. We have recently demonstrated that the interaction of SIgA with Gram-positive bacteria is essentially based on Fab-independent, glycan-mediated recognition. Results obtained using mouse hybridoma- and colostrum-derived secretory IgA (SIgA) consistently show that N-glycans present on secretory component (SC) play a crucial role in the process. Natural coating may involve specific Gram-positive cell wall components, which may explain selective recognition at the molecular level. More widely, the existence of these complexes is involved in the modulation of intestinal epithelial cell (IEC) responses in vitro and the formation of intestinal biofilms. Thus, SIgA may act as one of the pillars in homeostatic maintenance of the microbiota in the gut, adding yet another facet to its multiple roles in the mucosal environment.

Adaptação de Thyrinteina arnobia em novo hospedeiro e defesa induzida por herbívoros em eucalipto

O sistema de defesa induzido de plantas é ativado quando herbívoros se alimentam das mesmas. Alternativamente, herbívoros podem se adaptar a espécies de plantas filogeneticamente próximas ao seu hospedeiro de origem. O objetivo deste trabalho foi comparar o desenvolvimento de Thyrinteina arnobia em plantas de goiaba (hospedeiro de origem) e de eucalipto (hospedeiro novo) em campo. Adicionalmente, estudou-se a biologia deste inseto em laboratório fornecendo folhas de eucalipto previamente danificadas por lagartas de T. arnobia e folhas sem danos. A sobrevivência larval em eucalipto, 78,00%, foi superior à de goiaba, 29,33%. O ciclo larval foi de 27,90 dias em goiaba e de 30,30 dias em eucalipto. Em testes de laboratório, o ciclo larval em eucalipto limpo, 36,39 dias, foi maior do que em eucalipto danificado, 32,89 dias. A mortalidade larval em eucalipto danificado foi de 30,00% e de 10,00% em eucalipto limpo. Os resultados indicam que a goiaba não é um bom hospedeiro para T. arnobia possivelmente por apresentar um sistema mais efetivo de defesa. Embora o eucalipto possa ser um hospedeiro mais favorável ao desenvolvimento e estabelecimento do inseto, pode também reduzir populações do herbívoro ativando o seu sistema de defesa induzido.

Sobre la violencia, Hannah Arendt, Àngela Lorena Fuster (trad.), Gerard Rosich (trad.), Fina Birulés (pròl.)

Motivada por el surgimiento de la reivindicación de la función de la violencia enla política, tanto en el terreno de la acción como en el discurso teórico, en Sobrela violència Arendt interroga la relación entre violencia y poder, entre política ydominación. Tal como señala Fina Birulés en el prólogo, sus reflexiones son elresultado del esfuerzo renovado por comprender las experiencias políticas a lasque Arendt se vio confrontada, en particular, la aparición en la escena pública deun discurso que reivindicaba la violencia como elemento central de la prácticarevolucionaria. Y como en otras ocasiones, la reflexión sobre el presente da lugara la crítica de la tradición de la filosofía política. En este sentido, y de modoejemplar, el libro se constituye como un “ejercicio de pensamiento político” que ala vez que interpreta los acontecimientos interroga las categorías con las que latradición ha pensado la política.

Influência da disponibilidade hídrica e da acidez do solo no teor de prolina livre de guandu

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da disponibilidade hídrica e da acidez do solo, no teor de prolina livre da parte aérea das cultivares de guandu, IAPAR 43-Aratã e IAC Fava Larga. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2x3x4 (cultivar x disponibilidade hídrica x acidez), com quatro repetições. Em condições de restrição hídrica severa, a cultivar IAC Fava Larga pode ser considerada tolerante, em virtude do maior acúmulo de prolina livre. A presença de alumínio no solo, associada à restrição hídrica severa, apresentou efeito sinergístico sobre os teores de prolina livre.

Interação da deficiência hídrica e da toxicidade do alumínio em guandu cultivado em hidroponia

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da interação da deficiência hídrica e da toxicidade do alumínio no crescimento inicial e teores de prolina livre em duas cultivares de guandu, IAPAR 43-Aratã e IAC Fava Larga, cultivadas em hidroponia. As plântulas foram submetidas aos estresses em solução nutritiva (pH 3,8), nos potenciais osmóticos de 0, -0,004, -0,006, -0,008 e -0,010 MPa, com 0, 0,25, 0,50, 0,75 e 1 mmol dm-3 de Al3+. O experimento foi conduzido em sala de crescimento, sob luminária com irradiância média de 190 mmol m-2 s-1 , fotoperíodo de 12 horas e temperatura de 25+1ºC. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2x5x5 (duas cultivares de guandu, cinco potenciais osmóticos e cinco níveis de alumínio), com quatro repetições. Os dados foram submetidos às análises de regressão polinomial, agrupamento e componentes principais. A deficiência hídrica causa redução do crescimento da parte aérea do guandu, e a toxicidade do alumínio provoca diminuição do crescimento radicular. Houve aumento nos teores de prolina livre nas duas cultivares sob deficiência hídrica, e apenas na IAC Fava Larga sob toxicidade de alumínio. Na análise multivariada, foi observada alta correlação no crescimento e no acúmulo de prolina na cultivar IAC Fava Larga, o que evidencia provável tolerância aos estresses associados.

Indicadores fisiológicos da interação entre deficit hídrico e acidez do solo em cana-de-açúcar

O objetivo deste trabalho foi avaliar os indicadores fisiológicos da interação entre deficit hídrico e acidez do solo em plantas jovens de cana-de-açúcar. As plantas foram submetidas a três tratamentos de disponibilidade hídrica, medidos em percentagem de capacidade de campo (CC) - sem estresse (70% CC), estresse moderado (55% CC) e estresse severo (40% CC); e três tratamentos de acidez no solo, medidos em termos de saturação por bases (V) - baixa acidez (V = 55%), média acidez (V = 33%) e alta acidez (V = 23%). O experimento foi realizado em casa de vegetação a 29,7±4,3ºC e 75±10% UR. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos ao acaso, em esquema fatorial 3x3, com quatro repetições. Após 60 dias, foram determinados os teores de solutos compatíveis - trealose, glicina betaína e prolina - na folha diagnóstico e o crescimento inicial da parte aérea. Os solutos compatíveis trealose, glicina betaína e prolina são indicadores do efeito da interação dos estresses hídrico e ácido no solo. O acúmulo dos solutos compatíveis nos tecidos foliares das plantas não é capaz de impedir a redução na produção de matéria seca da cana-de-açúcar, resultante do agravamento nas condições de disponibilidade hídrica e de acidez no solo.

Recognition of Gram-positive Intestinal Bacteria by Hybridoma- and Colostrum-derived Secretory Immunoglobulin A Is Mediated by Carbohydrates.

Humans live in symbiosis with 10(14) commensal bacteria among which >99% resides in their gastrointestinal tract. The molecular bases pertaining to the interaction between mucosal secretory IgA (SIgA) and bacteria residing in the intestine are not known. Previous studies have demonstrated that commensals are naturally coated by SIgA in the gut lumen. Thus, understanding how natural SIgA interacts with commensal bacteria can provide new clues on its multiple functions at mucosal surfaces. Using fluorescently labeled, nonspecific SIgA or secretory component (SC), we visualized by confocal microscopy the interaction with various commensal bacteria, including Lactobacillus, Bifidobacteria, Escherichia coli, and Bacteroides strains. These experiments revealed that the interaction between SIgA and commensal bacteria involves Fab- and Fc-independent structural motifs, featuring SC as a crucial partner. Removal of glycans present on free SC or bound in SIgA resulted in a drastic drop in the interaction with Gram-positive bacteria, indicating the essential role of carbohydrates in the process. In contrast, poor binding of Gram-positive bacteria by control IgG was observed. The interaction with Gram-negative bacteria was preserved whatever the molecular form of protein partner used, suggesting the involvement of different binding motifs. Purified SIgA and SC from either mouse hybridoma cells or human colostrum exhibited identical patterns of recognition for Gram-positive bacteria, emphasizing conserved plasticity between species. Thus, sugar-mediated binding of commensals by SIgA highlights the currently underappreciated role of glycans in mediating the interaction between a highly diverse microbiota and the mucosal immune system.

Análise físico-química do óleo-resina e variabilidade genética de copaíba na Floresta Nacional do Tapajós

O objetivo deste trabalho foi caracterizar o óleo-resina da copaíba (Copaifera reticulata) e estimar, por meio de marcadores microssatélites, a variabilidade genética da espécie na Floresta Nacional do Tapajós, PA. A amostragem foi realizada em duas áreas, distanciadas de 5 km, em 136 árvores. A diversidade genética foi avaliada com seis marcadores microssatélites derivados de C. langsdorffii, e o óleo obtido de 30 árvores (15 de cada área) foi caracterizado em termos físicos e químicos. O óleo C. reticulata apresenta aspecto líquido, fino, odor fraco e de coloração amarelo-dourada (73,3% das plantas), com viscosidade muito variável (18 a 187 Pa-s) e densidade média de 0,975±0,049 g cm-3. O índice de acidez variou de 9,62 a 10,17 mg g-1 de KOH e o de saponificação de 100,63 a 109,84 mg g-1. A análise molecular identificou 78 alelos, com média de 13 por loco. A heterozigosidade esperada variou 0,59 a 0,85 (média de 0,75), com nível de endogamia de 0,375 a 0,419. Houve pouca diferenciação genética entre as populações das diferentes áreas de coleta (F ST = 0,030), mas a variabilidade foi maior entre os grupos genéticos detectados pelo programa Structure (F ST = 0,070). Essa maior variabilidade indica que não há ameaças à conservação genética da copaíba, em médio prazo.

Crescimento e conteúdo de prolina em plântulas de guandu submetidas a estresse osmótico e à putrescina exógena

O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito da aplicação da poliamina putrescina no acúmulo de prolina e no crescimento inicial de plântulas de guandu cultivadas sob estresse hídrico ou salino, e avaliar se esta poliamina pode ser usada como atenuadora desses estresses. Sementes de duas cultivares de guandu, BRS Mandarim e Caqui, foram germinadas em caixas gerbox forradas com papel de filtro umedecido com 0,0, -0,2, -0,3, -0,4, -0,5 MPa de PEG 6000 ou 0, 20, 40, 60, 80 e 120 mmol L-1 de NaCl, na ausência (0 mmol L-1) ou na presença (0,5 mmol L-1) de putrescina. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2x5x2 e 2x6x2 (duas cultivares, cinco níveis de deficiência hídrica ou seis níveis de estresse salino, e presença ou ausência de putrescina), com quatro repetições. O crescimento das plântulas é acentuadamente reduzido pelas condições de restrição hídrica e salinidade. A putrescina exógena incrementa, sob ambos os estresses, os teores de prolina nas plântulas de guandu, especialmente na cultivar BRS Mandarin, e atenua os efeitos da deficiência hídrica moderada nas cultivares estudadas. Os estresses de restrição hídrica e de salinidade causam acúmulo de prolina na parte aérea e nas raízes de ambas as cultivares. A prolina pode ser considerada um bom indicador bioquímico e fisiológico desses estresses em plântulas de guandu.

Redução do acamamento em aveia-branca com uso do regulador de crescimento etil-trinexapac

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da aplicação de concentrações do regulador de crescimento etil-trinexapac na altura de planta, no acamamento e na produtividade de grãos da cultivar de aveia-branca Barbarasul, em diferentes ambientes de cultivo e doses de nitrogênio. Os experimentos foram conduzidos nas safras 2010 e 2011 nos municípios de Capão do Leão e Augusto Pestana, no Estado do Rio Grande do Sul, e nas safras 2010 e 2012 no Município de Lages, no Estado de Santa Catarina. Utilizou-se o delineamento de blocos ao acaso, em arranjo fatorial 4x2x6 (dose de etil-trinexapac, estádio de desenvolvimento da planta e ambiente), com quatro repetições constituídas por parcelas úteis de 3,0 m2. Em cada ambiente, realizou-se adubação nitrogenada com 30 e 90 kg ha-1 de N. Foram avaliados os caracteres altura de planta, percentagem de acamamento e produtividade de grãos. A aplicação do regulador de crescimento etil-trinexapac nas doses de 100 a 150 g i.a. ha-1 em plantas de aveia-branca 'Barbarasul', nos estádios E31 e E32, reduz a altura das plantas e a percentagem de acamamento, sem prejuízos à produtividade de grãos. A intensidade da redução do acamamento depende das características do ambiente de cultivo.

Tolerance to preharvest sprouting and yield of wheat genotypes from different breeding programs

Abstract:The objective of this work was to characterize the performance of elite wheat genotypes from different Brazilian breeding programs for traits associated with grain yield and preharvest sprouting. The study was conducted in 2010 and 2011 in the municipality of Capão do Leão, in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, in a randomized complete block design with three replicates. Thirty-three wheat genotypes were evaluated for traits related to preharvest sprouting and grain yield. The estimate of genetic distance was used to predict potential combinations for selection of plants with high grain yield and tolerance to preharvest sprouting. The combined analysis of sprouted grains and falling number shows that the TBIO Alvorada, TBIO Mestre, Frontana, Fundacep Raízes, Fundacep Cristalino, and BRS Guamirim genotypes are tolerant to preharvest sprouting. Combinations of TBIO Alvorada and TBIO Mestre with Fundacep Cristalino show high potential for recovering superior genotypes for high grain yield and tolerance to preharvest sprouting.