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.

Culture d'OGM dans un marché unique : Système d'autorisation centralisée versus choix des États membres

Malgré l’incertitude quant à leur sécurité à l’égard des personnes et de l’environnement, les cultures génétiquement modifiées (GM) ont été largement diffusées à travers le monde. En outre, dans de nombreux pays la coexistence des cultures GM avec les systèmes conventionnels de production et les systèmes de production biologique est habituelle. Dans l’Union européenne (UE), cependant, l’utilisation de cette technologie a soulevé d’importantes questions. Ces réserves sont reflétées dans le développement d’un cadre réglementaire particulièrement restrictif articulé autour d’une procédure unique d’approbation de ces cultures. De la même manière, le débat sur la coexistence des cultures GM avec la production agricole conventionnelle et la production biologique a été particulièrement animé dans l’UE. La première section de ce travail est consacrée à examiner comment, du fait de la complexité des nouvelles technologies, il est nécessaire, du point de vue régulateur, de faire face à des situations dans lesquelles les scientifiques ne peuvent encore fournir aucune réponse précise. Dans ce contexte, le principe de précaution est invoqué afin de limiter les dangers potentiels, mais ceci est sans préjudice des questions qui restent encore ouvertes sur la portée et la nature de ce principe. En tant que manifestations précises de ce principe de précaution, deux aspects sont abordés dans les secondes et troisièmes parties de ce travail. Nous analysons, d’abord, la procédure d’autorisation des produits GM dans l’UE, procédure spécifique basée sur le principe de précaution dans laquelle soit les institutions communautaires soit les autorités des États membres jouent un rôle important. Par rapport à ce cadre très réglementé de l’UE, la troisième partie examine le degré d’intervention des États membres. Ceci se manifeste principalement dans la possibilité d’adopter certaines clauses de sauvegarde pour limiter l’expansion des cultures GM ainsi que dans la réglementation de la coexistence des cultures GM avec les cultures conventionnelles et la possibilité d’exclure de la culture des OGM certaines zones. Finalement, quelques conclusions sont données dans la quatrième partie.

Rôle et implication du système cannabinoïde dans la modulation périphérique de la douleur inflammatoire et neuropathique

Les dérivés de l’opium (opioïdes) et du cannabis (cannabinoïdes) présentent de nombreuses propriétés intéressantes. Suite à l’identification de leurs récepteurs respectifs, diverses stratégies pharmacologiques ont tenté d’exploiter leurs propriétés analgésiques. Le clonage des récepteurs cannabinoïdes CB1 et CB2 a favorisé la découverte de composés endogènes pour ces récepteurs, les endocannabinoïdes, dont les deux plus étudiés sont l’anandamide et le 2-arachidonyl glycérol (2-AG). Cette découverte a également mené à l’identification d’enzymes qui catalysent l’inactivation de ces cannabinoïdes endogènes : une amidohydrolase des acides gras ou FAAH ainsi qu’une monoacylglycérol lipase ou MAGL. Le système cannabinoïde endogène est régulé à la hausse dans une variété de processus pathologiques, tels que les douleurs inflammatoire et neuropathique. Cette augmentation est habituellement interprétée comme une réaction physiologique visant à rétablir l’homéostasie et elle a notamment été observée en périphérie. Les endocannabinoïdes semblent donc agir de façon spécifique à des moments clés dans certains tissus ciblés afin de minimiser les conséquences reliées au déclenchement de ces douleurs. Cette observation est très intéressante d’un point de vue thérapeutique puisqu’elle suggère la possibilité de cibler les enzymes de dégradation des endocannabinoïdes dans le but d’augmenter leurs concentrations locales et d’ainsi prolonger leur action neuromodulatrice. En périphérie, l’activation des récepteurs cannabinoïdes induit des effets antinociceptifs bénéfiques tout en minimisant les effets indésirables souvent associés à leur activation centrale. Nous avons orienté nos travaux vers la modulation périphérique de ce système endogène à l’aide d’inhibiteurs des enzymes de dégradation des endocannabinoïdes afin d’évaluer leur potentiel thérapeutique et d’élucider les mécanismes d’action qui sous-tendent leurs effets dans des modèles animaux de douleurs inflammatoire et neuropathique. Nous avons démontré que cette approche permet de soulager les symptômes associés à ces deux types de douleurs, et ce via les récepteurs CB1 et CB2. Les systèmes cannabinoïde et opioïde présentent des similitudes, dont des localisations similaires le long des voies de la douleur, des mécanismes d’action relayés par des récepteurs couplés aux protéines G et des propriétés pharmacologiques communes telles que l’analgésie. Le système opioïde est impliqué dans les effets antinociceptifs induits par les cannabinoïdes. À l’inverse, le rôle joué par le système cannabinoïde dans ceux induits par la morphine demeure incertain. Nous avons démontré que les effets antinociceptifs périphériques et spinaux produits par la morphine sont diminués chez les souris génétiquement modifiées chez lesquelles l’expression des récepteurs CB1 ou CB2 a été éliminée, laissant supposer un rôle pour ces récepteurs dans les effets de la morphine. Nous avons de plus démontré que la diminution de l'analgésie produite par la morphine dans ces souris n'est pas causée par un dysfonctionnement des récepteurs opioïdes mu (MOP) ni par une régulation à la baisse de ces récepteurs. Nos résultats confirment l'existence d'interactions fonctionnelles entre les systèmes cannabinoïde et opioïde au niveau périphérique et spinal. Ces observations sont prometteuses d’un point de vue thérapeutique puisqu’une modulation périphérique ciblée des niveaux d’endocannabinoïdes et d’opioïdes endogènes permettrait de produire des effets analgésiques bénéfiques potentiellement synergiques tout en minimisant les effets indésirables associés à l’activation centrale de ces systèmes.

Création d'un modèle cellulaire des voies respiratoires du porc pour étudier les effets d'une co-infection virale au virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin et au circovirus porcin

Le circovirus porcin de type 2 (PCV2) est un pathogène majeur pour l’industrie porcine et est associé à une longue liste de maladies associées au circovirus porcin (MACVP). Les premières tentatives pour reproduire ces maladies ont montré que le virus doit être combiné à d’autres agents pathogènes du porc ou à différents stimulants du système immunitaire. De ces agents, le virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (VSRRP) est celui qui est le plus souvent co-isolé avec le PCV dans les fermes. Une grande partie des efforts faits pour étudier les interactions entre ces deux virus ont été menés in vivo. Les interactions in vitro ont jusqu’à maintenant été peu étudiées du fait qu’il n’existe pas de modèle cellulaire permettant la réplication efficace des deux virus. L’objectif de ce projet était donc de développer un modèle cellulaire propice à la réplication des deux virus et d’étudier leur interaction en co-infection. Une lignée cellulaire provenant de la trachée d’un porcelet nouveau-né (NPTr), permissive au PCV, a été génétiquement modifiée pour exprimer la protéine CD163, un récepteur majeur du VSRRP. Ce projet a montré que cette nouvelle lignée cellulaire (NPTr-CD163) est permissive au VSRRP ainsi qu’à plusieurs génotypes de PCV (PCV1, PCV2a, PCV2b et PCV1/2a). De plus, les résultats obtenus lors d’infections mixtes suggèrent que la réplication du VSRRP et du PCV conditionne de façon génotype-dépendante celle du PCV puisque la réplication du PCV1 est inhibée en présence de VSRRP, alors que celle du PCV2b est significativement augmentée dans les mêmes conditions. Ni la mortalité cellulaire, ni la réponse cellulaire en cytokines n’a permis d’expliquer ces résultats. La modulation de la réplication du PCV par le VSRRP serait donc liée à un mécanisme spécifique qui demeure inconnu. De plus, cet effet varierait en fonction du génotype de PCV.

Identification of a new cell line permissive to porcine reproductive and respiratory syndrome virus infection and replication which is phenotypically distinct from MARC-145 cell line

Background Airborne transmitted pathogens, such as porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV), need to interact with host cells of the respiratory tract in order to be able to enter and disseminate in the host organism. Pulmonary alveolar macrophages (PAM) and MA104 derived monkey kidney MARC-145 cells are known to be permissive to PRRSV infection and replication and are the most studied cells in the literature. More recently, new cell lines developed to study PRRSV have been genetically modified to make them permissive to the virus. The SJPL cell line origin was initially reported to be epithelial cells of the respiratory tract of swine. Thus, the goal of this study was to determine if SJPL cells could support PRRSV infection and replication in vitro. Results The SJPL cell growth was significantly slower than MARC-145 cell growth. The SJPL cells were found to express the CD151 protein but not the CD163 and neither the sialoadhesin PRRSV receptors. During the course of the present study, the SJPL cells have been reported to be of monkey origin. Nevertheless, SJPL cells were found to be permissive to PRRSV infection and replication even if the development of the cytopathic effect was delayed compared to PRRSV-infected MARC-145 cells. Following PRRSV replication, the amount of infectious viral particles produced in SJPL and MARC-145 infected cells was similar. The SJPL cells allowed the replication of several PRRSV North American strains and were almost efficient as MARC-145 cells for virus isolation. Interestingly, PRRSV is 8 to 16 times more sensitive to IFNα antiviral effect in SJPL cell in comparison to that in MARC-145 cells. PRRSV induced an increase in IFNβ mRNA and no up regulation of IFNα mRNA in both infected cell types. In addition, PRRSV induced an up regulation of IFNγ and TNF-α mRNAs only in infected MARC-145 cells. Conclusions In conclusion, the SJPL cells are permissive to PRRSV. In addition, they are phenotypically different from MARC-145 cells and are an additional tool that could be used to study PRRSV pathogenesis mechanisms in vitro.

Variability associated to the insertion and expression of transgenes in plants

Amb la finalitat de garantir la seguretat dels consumidors i del medi ambient, a la UE els aliments modificats genèticament (MG) estan sotmesos a un rigorós procés d'autorització que inclou: caracterització molecular del transgèn i anàlisis comparatives a nivell nutricional i agronòmic. L'ús de tècniques de profiling per avaluar la possible existència d'efectes no esperats derivats de la inserció i/o expressió del transgèn s'ha proposat com a una eina complementària per l'avaluació de la seguretat alimentària. L'objectiu de la present tesis és avaluar la variabilitat associada a la inserció i expressió de transgens en plantes, utilitzant com a exemple el blat de moro MON810. Es pretén complementar les aproximacions ja existents basades en l'estudi de paràmetres concrets mitjançant les tècniques de profiling. Des del punt de vista transcriptòmic i proteòmic, les varietats de blat de moro MON810 semblen ser substancialment equivalents a les seves varietats comparables no-MG. En conseqüència, és possible la producció de plantes MG amb el mínim d'efectes no esperats.

Biological and chemical assessment of zinc ageing in field soils

As zinc (Zn) is both an essential trace element and potential toxicant, the effects of Zn fixation in soil are of practical significance. Soil samples from four field sites amended with ZnSO4 were used to investigate ageing of soluble Zn under field conditions over a 2-year period. Lability of Zn measured using 65Zn radioisotope dilution showed a significant decrease over time and hence evidence of Zn fixation in three of the four soils. However, 0.01 M CaCl2 extractions and toxicity measurements using a genetically modified lux-marked bacterial biosensor did not indicate a decrease in soluble/bioavailable Zn over time. This was attributed to the strong regulatory effect of abiotic properties such as pH on these latter measurements. These results also showed that Zn ageing occurred immediately after Zn spiking, emphasising the need to incubate freshly spiked soils before ecotoxicity assessments. Ageing effects were detected in Zn-amended field soils using 65Zn isotopic dilution as a measure of lability, but not with either CaCl2 extractions or a lux-marked bacterial biosensor.

Reductions in insecticide use from adoption of Bt cotton in South Africa: impacts on economic performance and toxic load to the environment

The study reported presents the findings relating to commercial growing of genetically-modified Bt cotton in South Africa by a large sample of smallholder farmers over three seasons (1998/99, 1999/2000, 2000/01) following adoption. The analysis presents constructs and compares groupwise differences for key variables in Bt v. non-Bt technology and uses regressions to further analyse the production and profit impacts of Bt adoption. Analysis of the distribution of benefits between farmers due to the technology is also presented. In parallel with these socio-economic measures, the toxic loads being presented to the environment following the introduction of Bt cotton are monitored in terms of insecticide active ingredient (ai) and the Biocide Index. The latter adjusts ai to allow for differing persistence and toxicity of insecticides. Results show substantial and significant financial benefits to smallholder cotton growers of adopting Bt cotton over three seasons in terms of increased yields, lower insecticide spray costs and higher gross margins. This includes one particularly wet, poor growing season. In addition, those with the smaller holdings appeared to benefit proportionately more from the technology (in terms of higher gross margins) than those with larger holdings. Analysis using the Gini-coefficient suggests that the Bt technology has helped to reduce inequality amongst smallholder cotton growers in Makhathini compared to what may have been the position if they had grown conventional cotton. However, while Bt growers applied lower amounts of insecticide and had lower Biocide Indices (per ha) than growers of non-Bt cotton, some of this advantage was due to a reduction in non-bollworm insecticide. Indeed, the Biocide Index for all farmers in the population actually increased with the introduction of Bt cotton. The results indicate the complexity of such studies on the socio-economic and environmental impacts of GM varieties in the developing world.

Impact of Bt cotton on farmer livelihoods in South Africa

The economic benefits of Genetically Modified (GM) crops in developing countries have been well documented, but little research has been undertaken to date on the impacts of GM adoption on household livelihoods. The research reported here aimed to assess the livelihood impacts of the adoption of Bt cotton in South Africa., and involved 100 interviews of resource-poor farmers growing Bt cotton in Makhathini Flats, South Africa. Some 88% of respondents reported a higher income from Bt compared to non-Bt varieties previously grown by them, and this higher income was used primarily for greater education of their children (76%), more investment in growing cotton (46%), repaying debt (28%), investment in other crops (20%) and spending money on themselves. Some 89% had increased their asset base due to Bt cotton, primarily by increasing their cultivable land. These benefits of Bt adoption appeared widespread regardless of gender or farm size.

Why Bt cotton pays for small-scale producers in South Africa

There is much debate about the potential benefits (and costs) of genetically modified (GM) crop technology for developing countries. Studies have been carried out in Argentina, China, Indonesia and most recently India1 to assess the impact of Bacillus thuringiensis (Bt) cotton on farmers in those regions.

Hybridization between Brassica napus and B. rapa on a national scale in the United Kingdom

Measures blocking hybridization would prevent or reduce biotic or environmental change caused by gene flow from genetically modified (GM) crops to wild relatives. The efficacy of any such measure depends on hybrid numbers within the legislative region over the life-span of the GM cultivar. We present a national assessment of hybridization between rapeseed (Brassica napus) and B. rapa from a combination of sources, including population surveys, remote sensing, pollen dispersal profiles, herbarium data, local Floras, and other floristic databases. Across the United Kingdom, we estimate that 32,000 hybrids form annually in waterside B. rapa populations, whereas the less abundant weedy populations contain 17,000 hybrids. These findings set targets for strategies to eliminate hybridization and represent the first step toward quantitative risk assessment on a national scale.

Willingness to pay for imported and seasonal foods: a UK survey

We report results from an investigation into consumer preferences for locally produced foods. Using a choice experiment we estimate willingness to pay for foods of a designated origin together with certification for organic and free of genetically modified (GM)ingredients. Our results indicate that there is a preference for locally produced food that is GM free, organic, and produced in the traditional season.

Transgenic crops: the current and next generations.

This chapter describes the present status and future prospects for transgenic (genetically modified) crops. It concentrates on the most recent data obtained from patent databases and field trial applications, as well as the usual scientific literature. By these means, it is possible to obtain a useful perspective into future commercial products and international trends. The various research areas are subdivided on the basis of those associated with input (agronomic) traits and those concerned with output (e.g., food quality) characteristics. Among the former group are new methods of improving stress resistance, and among the latter are many examples of producing pharmaceutical compounds in plants.

Reductions in insecticide use from adoption of Bt cotton in South Africa: impacts on economic performance and toxic load to the environment

The study reported presents the findings relating to commercial growing of genetically-modified Bt cotton in South Africa by a large sample of smallholder farmers over three seasons (1998/99, 1999/2000, 2000/01) following adoption. The analysis presents constructs and compares groupwise differences for key variables in Bt v. non-Bt technology and uses regressions to further analyse the production and profit impacts of Bt adoption. Analysis of the distribution of benefits between farmers due to the technology is also presented. In parallel with these socio-economic measures, the toxic loads being presented to the environment following the introduction of Bt cotton are monitored in terms of insecticide active ingredient (ai) and the Biocide Index. The latter adjusts ai to allow for differing persistence and toxicity of insecticides. Results show substantial and significant financial benefits to smallholder cotton growers of adopting Bt cotton over three seasons in terms of increased yields, lower insecticide spray costs and higher gross margins. This includes one particularly wet, poor growing season. In addition, those with the smaller holdings appeared to benefit proportionately more from the technology (in terms of higher gross margins) than those with larger holdings. Analysis using the Gini-coefficient suggests that the Bt technology has helped to reduce inequality amongst smallholder cotton growers in Makhathini compared to what may have been the position if they had grown conventional cotton. However, while Bt growers applied lower amounts of insecticide and had lower Biocide Indices (per ha) than growers of non-Bt cotton, some of this advantage was due to a reduction in non-bollworm insecticide. Indeed, the Biocide Index for all farmers in the population actually increased with the introduction of Bt cotton. The results indicate the complexity of such studies on the socio-economic and environmental impacts of GM varieties in the developing world.

Farmland biodiversity and the footprint of agriculture

Sustainable development requires the reconciliation of demands for biodiversity conservation and increased agricultural production. Assessing the impact of novel farming practices on biodiversity and ecosystem services is fundamental to this process. Using farmland birds as a model system, we present a generic risk assessment framework that accurately predicts each species' current conservation status and population growth rate associated with past changes in agriculture. We demonstrate its value by assessing the potential impact on biodiversity of two controversial land uses, genetically modified herbicide-tolerant crops and agri-environment schemes. This framework can be used to guide policy and land management decisions and to assess progress toward sustainability targets.