Morphological and functional characterization of placenta during gestation in bovine clones derived by somatic nuclear transfer

La technique de clonage par transfert nucléaire de cellules somatiques (SCNT) présente une page importante dans les annales scientifiques, mais son application pratique demeure incertaine dû à son faible taux de succès. Les anomalies placentaires et de développement fœtal se traduisent par des pertes importantes de gestation et des mortalités néonatales. Dans un premier temps, la présente étude a caractérisé les changements morphologiques des membranes fœtales durant la gestation clonée en les comparant à des gestations contrôles obtenues à partir de l’insémination artificielle. Les différentes anomalies morphologiques des placentomes telles que l’œdème chorioallantoique, la présence de zones hyperéchoiques et irrégulières dans la membrane amniotique et la présence de cellules inflammatoires dégénérées compromettent le développement fœtal normal de la gestation clonée. L’examen ultrasonographique représente une technique diagnostique importante pour faire le suivi d’une gestation et de caractériser les changements placentaires dans le cadre d’évaluation globale du bien-être fœtal. Le profil hormonal de trois stéroïdes (progestérone (P4), estrone sulfate (E1S), et œstradiol (E2)) et de la protéine B spécifique de gestation (PSPB) dans le sérum des vaches porteuses de clones SCNT a été déterminé et associé aux anomalies de gestations clonées. Une diminution de la P4 sérique au jour 80, une élévation du niveau de la concentration de la PSPB au jour 150, et une augmentation de la concentration d’E2 sérique durant le deuxième et troisième tiers de la gestation clonée coïncident avec les anomalies de gestation déjà reportées. Ces changements du profil hormonal associés aux anomalies phénotypiques du placenta compromettent le déroulement normal de la gestation clonée et gênent le développement et le bien-être fœtal. Sur la base des observations faites sur le placenta de gestation clonée, le mécanisme moléculaire pouvant expliquer la disparition de l’épithélium du placenta (l’interface entre le tissue maternel et le placenta) a été étudié. L’étude a identifié des changements dans l’expression de deux protéines d’adhérence (E-cadhérin et β-catenin) de cellules épithéliales pouvant être associées aux anomalies du placenta chez les gestations clonées. Le tissu de cotylédons provenant de gestations clonées et contrôles a été analysé par Western blot, RT-PCR quantitatif, et par immunohistochimie. Les résultats présentaient une diminution significative (p<0.05) de l’expression des dites protéines dans les cellules trophoblastiques chez les gestations clonées. Le RT-PCR quantitatif démontrait que les gènes CCND1, CLDN1 et MSX1 ciblés par la voie de signalisation de la Wnt/β-catenin étaient significativement sous exprimés. La diminution de l’expression des protéines E-cadherin et β-catenin avec une réduction de l’activation de la protéine β-catenin durant le période d’attachement de l’embryon peut potentiellement expliquer l’absence totale ou partielle de l’attachement des membranes fœtales au tissu maternel et éventuellement, l’insuffisance placentaire caractéristique des gestations clonées chez la vache. La caractérisation morphologique et fonctionnelle du placenta durant les gestations clonées à haut risque est essentielle pour évaluer le statut de la gestation. Les résultats de la présente étude permettront de prédire le développement et le bien-être fœtal de façon critique à travers un protocole standardisé et permettre des interventions médicales pour améliorer le taux de succès des gestations clonées chez les bovins.

Régulation dynamique de l’activité du récepteur des estrogènes beta (ERβ) par la phosphorylation,l’ubiquitination et la sumoylation

Les estrogènes jouent un rôle primordial dans le développement et le fonctionnement des tissus reproducteurs par leurs interactions avec les récepteurs des estrogènes ERα et ERβ. Ces récepteurs nucléaires agissent comme facteurs de transcription et contrôlent l’expression des gènes de façon hormono-dépendante et indépendante grâce à leurs deux domaines d’activation (AF-1 et AF-2). Une dérégulation de leur activité transcriptionnelle est souvent à l’origine de pathologies telles que le cancer du sein, de l’endomètre et des ovaires. Alors que ERα est utilisé comme facteur pronostic pour l’utilisation d’agents thérapeutiques, l’importance de la valeur clinique de ERβ est encore controversée. Toutefois, des évidences récentes lui associent un pouvoir anti-tumorigénique en démontrant que sa présence favorise l’inhibition de la progression de ces cancers ainsi que l’efficacité des traitements. En combinaisons avec d’autres études, ces observations démontrent que bien que les deux isoformes partagent une certaine similitude d’action, les ERs sont en mesure d’exercer des fonctions distinctes. Ces différences sont fortement attribuables au faible degré d’homologie observé entre certains domaines structuraux des ERs, comme le domaine AF-1, ce qui fait en sorte que les différents sites de modifications post-traductionnelles (MPTs) présents sur les ERs sont très peu conservés entre les isoformes. Or, l’activité transcriptionnelle ligand-dépendante et indépendante des ERs est hautement régulée par les MPTs. Elles sont impliquées à tous les niveaux de l’activation des ERs incluant la liaison et la sensibilité au ligand, la localisation cellulaire, la dimérisation, l’interaction avec l’ADN, le recrutement de corégulateurs transcriptionnels, la stabilité et l’arrêt de la transcription. Ainsi, de par leur dissimilitude, les ERs seront différemment régulés par la signalisation cellulaire. Comme un débalancement de plusieurs voies de signalisation ont été associées à la progression de tumeurs ER-positives ainsi qu’au développement d’une résistance, une meilleure compréhension de l’impact des MPTs sur la régulation spécifique des ERs s’avère essentielle en vue de proposer et/ou développer des traitements adéquats pour les cancers gynécologiques. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre les rôles des MPTs sur l’activité transcriptionnelle de ERβ qui sont, contrairement à ERα, très peu connus. Nous démontrons une régulation dynamique de ERβ par la phosphorylation, l’ubiquitination et la sumoylation. De plus, toutes les MPTs nouvellement découvertes par mes recherches se situent dans l’AF-1 de ERβ et permettent de mieux comprendre le rôle capital joué par ce domaine dans la régulation de l’activité ligand-dépendante et indépendante du récepteur. Dans la première étude, nous observons qu’en réponse aux MAPK, l’AF-1 de ERβ est phosphorylé au niveau de sérines spécifiques et qu’elles jouent un rôle important dans la régulation de l’activité ligand-indépendante de ERβ par la voie ubiquitine-protéasome. En effet, la phosphorylation de ces sérines régule le cycle d’activation-dégradation de ERβ en modulant son ubiquitination, sa mobilité nucléaire et sa stabilité en favorisant le recrutement de l’ubiquitine ligase E6-AP. De plus, ce mécanisme d’action semble être derrière la régulation différentielle de l’activité de ERα et ERβ observée lors de l’inhibition du protéasome. Dans le second papier, nous démontrons que l’activité et la stabilité de ERβ en présence d’estrogène sont étroitement régulées par la sumoylation phosphorylation-dépendante de l’AF-1, processus hautement favorisé par l’action de la kinase GSK-3. La sumoylation de ERβ par SUMO-1 prévient la dégradation du récepteur en entrant en compétition avec l’ubiquitination au niveau du même site accepteur. De plus, contrairement à ERα, SUMO-1 réprime l’activité de ERβ en altérant son interaction avec l’ADN et l’expression de ses gènes cibles dans les cellules de cancers du sein. Également, ces recherches ont permis d’identifier un motif de sumoylation dépendant de la phosphorylation (pSuM) jusqu’à lors inconnu de la communauté scientifique, offrant ainsi un outil supplémentaire à la prédiction de nouveau substrat de la sumoylation. En plus de permettre une meilleure compréhension du rôle des signaux intracellulaires dans la régulation de l’activité transcriptionnelle de ERβ, nos résultats soulignent l’importance des MPTs dans l’induction des différences fonctionnelles observées entre ERα et ERβ et apportent des pistes supplémentaires à la compréhension de leurs rôles physiopathologiques respectifs.

Caractérisation du facteur hématopoïétique spécifique MNDA (Myeloid Nuclear Differentiation Antigen)

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

The nuclear pore complex and its transporters : from virus-host interactors to subverting the innate antiviral immunity

Les virus ont besoin d’interagir avec des facteurs cellulaires pour se répliquer et se propager dans les cellules d’hôtes. Une étude de l'interactome des protéines du virus d'hépatite C (VHC) par Germain et al. (2014) a permis d'élucider de nouvelles interactions virus-hôte. L'étude a également démontré que la majorité des facteurs de l'hôte n'avaient pas d'effet sur la réplication du virus. Ces travaux suggèrent que la majorité des protéines ont un rôle dans d'autres processus cellulaires tel que la réponse innée antivirale et ciblées pas le virus dans des mécanismes d'évasion immune. Pour tester cette hypothèse, 132 interactant virus-hôtes ont été sélectionnés et évalués par silençage génique dans un criblage d'ARNi sur la production interferon-beta (IFNB1). Nous avons ainsi observé que les réductions de l'expression de 53 interactants virus-hôte modulent la réponse antivirale innée. Une étude dans les termes de gène d'ontologie (GO) démontre un enrichissement de ces protéines au transport nucléocytoplasmique et au complexe du pore nucléaire. De plus, les gènes associés avec ces termes (CSE1L, KPNB1, RAN, TNPO1 et XPO1) ont été caractérisé comme des interactant de la protéine NS3/4A par Germain et al. (2014), et comme des régulateurs positives de la réponse innée antivirale. Comme le VHC se réplique dans le cytoplasme, nous proposons que ces interactions à des protéines associées avec le noyau confèrent un avantage de réplication et bénéficient au virus en interférant avec des processus cellulaire tel que la réponse innée. Cette réponse innée antivirale requiert la translocation nucléaire des facteurs transcriptionnelles IRF3 et NF-κB p65 pour la production des IFNs de type I. Un essai de microscopie a été développé afin d'évaluer l’effet du silençage de 60 gènes exprimant des protéines associés au complexe du pore nucléaire et au transport nucléocytoplasmique sur la translocation d’IRF3 et NF-κB p65 par un criblage ARNi lors d’une cinétique d'infection virale. En conclusion, l’étude démontre qu’il y a plusieurs protéines qui sont impliqués dans le transport de ces facteurs transcriptionnelles pendant une infection virale et peut affecter la production IFNB1 à différents niveaux de la réponse d'immunité antivirale. L'étude aussi suggère que l'effet de ces facteurs de transport sur la réponse innée est peut être un mécanisme d'évasion par des virus comme VHC.

Correlations in hot asymmetric nuclear matter

Bulk and single-particle properties of hot hyperonic matter are studied within the Brueckner-Hartree-Fock approximation extended to finite temperature. The bare interaction in the nucleon sector is the Argonne V18 potential supplemented with an effective three-body force to reproduce the saturating properties of nuclear matter. The modern Nijmegen NSC97e potential is employed for the hyperon-nucleon and hyperon-hyperon interactions. The effect of temperature on the in-medium effective interaction is found to be, in general, very small and the single-particle potentials differ by at most 25% for temperatures in the range from 0 to 60 MeV. The bulk properties of infinite matter of baryons, either nuclear isospin symmetric or a Beta-stable composition that includes a nonzero fraction of hyperons, are obtained. It is found that the presence of hyperons can modify the thermodynamical properties of the system in a non-negligible way.

Nuclear magnetic resonance structure of the nucleic acid-binding domain of severe acute respiratory syndrome coronavirus nonstructural protein 3

The nuclear magnetic resonance (NMR) structure of a globular domain of residues 1071 to 1178 within the previously annotated nucleic acid-binding region (NAB) of severe acute respiratory syndrome coronavirus nonstructural protein 3 (nsp3) has been determined, and N- and C-terminally adjoining polypeptide segments of 37 and 25 residues, respectively, have been shown to form flexibly extended linkers to the preceding globular domain and to the following, as yet uncharacterized domain. This extension of the structural coverage of nsp3 was obtained from NMR studies with an nsp3 construct comprising residues 1066 to 1181 [ nsp3(1066-1181)] and the constructs nsp3(1066-1203) and nsp3(1035-1181). A search of the protein structure database indicates that the globular domain of the NAB represents a new fold, with a parallel four-strand beta-sheet holding two alpha-helices of three and four turns that are oriented antiparallel to the beta-strands. Two antiparallel two-strand beta-sheets and two 3(10)-helices are anchored against the surface of this barrel-like molecular core. Chemical shift changes upon the addition of single-stranded RNAs (ssRNAs) identified a group of residues that form a positively charged patch on the protein surface as the binding site responsible for the previously reported affinity for nucleic acids. This binding site is similar to the ssRNA-binding site of the sterile alpha motif domain of the Saccharomyces cerevisiae Vts1p protein, although the two proteins do not share a common globular fold.

Nuclear magnetic resonance structure of the N-terminal domain of nonstructural protein 3 from the severe acute respiratory syndrome coronavirus

This paper describes the structure determination of nsp3a, the N-terminal domain of the severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) nonstructural protein 3. nsp3a exhibits a ubiquitin-like globular fold of residues 1 to 112 and a flexibly extended glutamic acid-rich domain of residues 113 to 183. In addition to the four beta-strands and two alpha-helices that are common to ubiquitin-like folds, the globular domain of nsp3a contains two short helices representing a feature that has not previously been observed in these proteins. Nuclear magnetic resonance chemical shift perturbations showed that these unique structural elements are involved in interactions with single-stranded RNA. Structural similarities with proteins involved in various cell-signaling pathways indicate possible roles of nsp3a in viral infection and persistence.

Endosomal endothelin-converting enzyme-1: a regulator of beta-arrestin-dependent ERK signaling

Neuropeptide signaling at the cell surface is regulated by metalloendopeptidases, which degrade peptides in the extracellular fluid, and beta-arrestins, which interact with G protein-coupled receptors (GPCRs) to mediate desensitization. beta-Arrestins also recruit GPCRs and mitogen-activated protein kinases to endosomes to allow internalized receptors to continue signaling, but the mechanisms regulating endosomal signaling are unknown. We report that endothelin-converting enzyme-1 (ECE-1) degrades substance P (SP) in early endosomes of epithelial cells and neurons to destabilize the endosomal mitogen-activated protein kinase signalosome and terminate signaling. ECE-1 inhibition caused endosomal retention of the SP neurokinin 1 receptor, beta-arrestins, and Src, resulting in markedly sustained ERK2 activation in the cytosol and nucleus, whereas ECE-1 overexpression attenuated ERK2 activation. ECE-1 inhibition also enhanced SP-induced expression and phosphorylation of the nuclear death receptor Nur77, resulting in cell death. Thus, endosomal ECE-1 attenuates ERK2-mediated SP signaling in the nucleus to prevent cell death. We propose that agonist availability in endosomes, here regulated by ECE-1, controls beta-arrestin-dependent signaling of endocytosed GPCRs.

Differential crosstalk between estrogen receptor (ER) alpha and ER beta and the thyroid hormone receptor isoforms results in flexible regulation of the consensus ERE

Crosstalk between nuclear receptors is important for conversion of external and internal stimuli to a physiologically meaningful response by cells. Previous studies from this laboratory have demonstrated crosstalk between the estrogen (ER) and thyroid hormone receptors (TR) on two estrogen responsive physiological promoters, the preproenkephalin and oxytocin receptor gene promoter. Since ERa and ERb are isoforms possessing overlapping and distinct transactivation properties, we hypothesized that the interaction of ERa and b with the various TR isoforms would not be equivalent. To explore this hypothesis, the consensus estrogen response element (ERE)derived from the Xenopus vitellogenin gene is used to investigate the differences in interaction between ERa and b isoforms and the different TR isoforms in fibroblast cells. Both the ER isoforms transactivate from the consensus ERE, though ERa transactivates to a greater extent than ERb. Although neither of the TRb isoforms have an effect on ERa transactivation from the consensus ERE, the liganded TRa1 inhibits the ERa transactivation from the consensus ERE. In contrast, the liganded TRa1 facilitates ERb-mediated transactivation. The crosstalk between the TRb isoforms with the ERa isoform, on the consensus ERE, is different from that with the ERb isoform. The use of a TRa1 mutant, which is unable to bind DNA, abolishes the ability of the TRa1 isoform to interact with either of the ER isoforms. These differences in nuclear receptor crosstalk reveal an important functional difference between isoforms, which provides a novel mechanism for neuroendocrine integration.

Arachidonic acid actions on functional integrity and attenuation of the negative effects of palmitic acid in a clonal pancreatic beta-cell line

Chronic exposure of pancreatic beta-cells to saturated non-esterified fatty acids can lead to inhibition of insulin secretion and apoptosis. Several previous studies have demonstrated that saturated fatty acids such as PA (palmitic acid) are detrimental to beta-cell function compared with unsaturated fatty acids. In the present study, we describe the effect of the polyunsaturated AA (arachidonic acid) on the function of the clonal pancreatic beta-cell line BRIN-BD11 and demonstrate AA-dependent attenuation of PA effects. When added to beta-cell incubations at 100 mu M, AA can stimulate cell proliferation and chronic (24 h) basal insulin secretion. Microarray analysis and/or real-time PCR indicated significant AA-dependent up-regulation of genes involved in proliferation and fatty acid metabolism [e.g. Angptl (angiopoietin-like protein 4), Ech1 (peroxisomal Delta(3.5),Delta(2.4)-dienoyl-CoA isomerase), Cox-1 (cyclo-oxygenase-1) and Cox-2, P < 0.05]. Experiments using specific COX and LOX (lipoxygenase) inhibitors demonstrated the importance of COX-1 activity for acute (20 min) stimulation of insulin secretion, suggesting that AA metabolites may be responsible for the insulinotropic effects. Moreover, concomitant incubation of AA with PA dose-dependently attenuated the detrimental effects of the saturated fatty acid, so reducing apoptosis and decreasing parameters of oxidative stress [ROS (reactive oxygen species) and NO levels] while improving the GSH/GSSG ratio. AA decreased the protein expression of iNOS (inducible NO synthase), the p65 subunit of NF-kappa B (nuclear factor kappa B) and the p47 subunit of NADPH oxidase in PA-treated cells. These findings indicate that AA has an important regulatory and protective beta-cell action, which may be beneficial to function and survival in the `lipotoxic` environment commonly associated with Type 2 diabetes mellitus.

INSULIN REGULATES CYTOKINES AND INTERCELLULAR ADHESION MOLECULE-1 GENE EXPRESSION THROUGH NUCLEAR FACTOR-kappa B ACTIVATION IN LPS-INDUCED ACUTE LUNG INJURY IN RATS

Diabetic patients have increased susceptibility to infection, which may be related to impaired inflammatory response observed in experimental models of diabetes, and restored by insulin treatment. The goal of this study was to investigate whether insulin regulates transcription of cytokines and intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1) via nuclear factor-kappa B (NF-kappa B) signaling pathway in Escherichia coli LIPS-induced lung inflammation. Diabetic male Wistar rats (alloxan, 42 mg/kg, iv., 10 days) and controls were instilled intratracheally with saline containing LPS (750 mu g/0.4 mL) or saline only. Some diabetic rats were given neutral protamine Hagedorn insulin (4 IU, s.c.) 2 h before LIPS. Analyses performed 6 h after LPS included: (a) lung and mesenteric lymph node IL-1 beta, TNF-alpha, IL-10, and ICAM-1 messenger RNA (mRNA) were quantified by real-time reverse transcriptase-polymerase chain reaction; (b) number of neutrophils in the bronchoalveolar lavage (BAL) fluid, and concentrations of IL-1 beta, TNF-alpha, and IL-10 in the BAL were determined by the enzyme-linked immunosorbent assay; and (c) activation of NF-kappa B p65 subunit and phosphorylation of I-kappa B alpha were quantified by Western blot analysis. Relative to controls, diabetic rats exhibited a reduction in lung and mesenteric lymph node IL-1 beta (40%), TNF-alpha (similar to 30%), and IL-10 (similar to 40%) mRNA levels and reduced concentrations of IL-1 beta (52%), TNF-alpha (62%), IL-10 (43%), and neutrophil counts (72%) in the BAL. Activation of NF-kappa B p65 subunit and phosphorylation of I-kappa B alpha were almost suppressed in diabetic rats. Treatment of diabetic rats with insulin completely restored mRNA and protein levels of these cytokines and potentiated lung ICAM-1 mRNA levels (30%) and number of neutrophils (72%) in the BAL. Activation of NF-kappa B p65 subunit and phosphorylation of I-kappa B alpha were partially restored by insulin treatment. In conclusion, data presented suggest that insulin regulates transcription of proinflammatory (IL-1 beta, TNF-alpha) and anti-inflammatory (IL-10) cytokines, and expression of ICAM-1 via the NF-kappa B signaling pathway.

SLC2A2 gene expression in kidney of diabetic rats is regulated by HNF-1 alpha and HNF-3 beta

We hypothesize that, in kidney of diabetic rats, hepatocyte nuclear factors (HNF-1 alpha. and HNF-3 beta) play a critical role in the overexpression of solute carrier 2A2 (SLC2A2) gene. Diabetic rats submitted or not to rapid (up to 12 h) and short-term (1, 4 and 6 days) insulin treatment were investigated. Twofold increase in GLUT2 mRNA was observed in diabetic, accompanied by significant increases in HNF-1 alpha and HNF-3 beta expression and binding activity. Additional 2-fold increase in GLUT2 mRNA and HNF-3 beta expression/activity was observed in 12-h insulin-treated rats. Six-day insulin treatment decreased GLUT2 mRNA and HNF-1 alpha expression and activity to levels of non-diabetic rats, whereas HNF-3 beta decreased to levels of non-insulin-treated diabetic rats. Our results provide evidence for a link between the overexpression of SLC2A2 gene and the transcriptional activity of HNF-1 alpha and HNF-3 beta in kidney of diabetic rats. Furthermore, recovery of SLC2A2 gene after 6-day insulin treatment also involves HNF-1 alpha and HNF-3 beta activity. (C) 2009 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Notes on beta-deformations of the pure spinor superstring in AdS(5) x S(5)

We study the properties of the vertex operator for the beta-deformation of the superstring in AdS(5) x S(5) in the pure spinor formalism. We discuss the action of supersymmetry on the infinitesimal beta-deformation, the application of the homological perturbation theory, and the relation between the worldsheet description and the spacetime supergravity description. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Metal location and thickness in a multilayered sheet by measuring K alpha/K beta, L alpha/L beta and L alpha/L gamma X-ray ratios

When a multilayered material is analyzed by means of energy-dispersive X-ray fluorescence analysis, then the X-ray ratios of K alpha/K beta, or L alpha/L beta and L alpha/L gamma, for an element in the multilayered material, depend on the composition and thickness of the layer in which the element is situated, and on the composition and thickness of the superimposed layer (or layers). Multilayered samples are common in archaeometry, for example, in the case of pigment layers in paintings, or in the case of gilded or silvered alloys. The latter situation is examined in detail in the present paper, with a specific reference to pre-Columbian alloys from various museums in the north of Peru. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Formation of beta-nickel hydroxide plate-like structures under mild conditions and their optical properties

Nanostructural beta-nickel hydroxide (beta-Ni(OH)(2)) plates were prepared using the microwave hydrothermal (MH) method at a low temperature and short reaction times. An ammonia solution was employed as the coordinating agent, which reacts with [Ni(H(2)O)(6)](2+) to control the growth of beta-Ni(OH)(2) nuclei. A trigonal beta-Ni(OH)(2) single phase was observed by X-ray diffraction (XRD) analyses, and the crystal cell was constructed with structural parameters and atomic coordinates obtained from Rietveld refinement. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) images revealed that the samples consisted of hexagonal-shaped nanoplates with a different particle size distribution. Broad absorption bands assigned as transitions of Ni(2+) in oxygen octahedral sites were revealed by UV-vis spectra. Photoluminescence (PL) properties observed with a maximum peak centered in the blue-green region were attributed to different defects, which were produced during the nucleation process. We present a growth process scheme of the beta-Ni(OH)(2) nanoplates. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.