Changes in anatomy and root cell ultrastructure of soybean genotypes under manganese stress

The deleterious effects of both Mn deficiency and excess on the development of plants have been evaluated with regard to aspects of shoot anatomy, ultrastructure and biochemistry, focusing mainly on the manifestation of visual symptoms. However, there is little information in the literature on changes in the root system in response to Mn supply. The objective of this study was to evaluate the effects of Mn doses (0.5, 2.0 and 200.0 μmol L-1) in a nutrient solution on the anatomy of leaves and roots of the Glycine max (L.) cultivars Santa Rosa, IAC-15 and IAC-Foscarin 31. Visual deficiency symptoms were first observed in Santa Rosa and IAC-15, which were also the only cultivars where Mn-toxicity symptoms were observed. Only in IAC-15, a high Mn supply led to root diameter thickening, but without alteration in cells of the bark, epidermis, exodermis and endodermis. The degree of disorganization of the xylem vessels, in particular the metaxylem, differed in the cultivars. Quantity and shape of the palisade parenchyma cells were influenced by both Mn deficiency and toxicity. A reduction in the number of chloroplasts was observed in the three Mn-deficient genotypes. The anatomical alterations in IAC-15 due to nutritional stress were greater, as expressed in extensive root cell cytoplasm disorganization and increased vacuolation at high Mn doses. The degree of changes in the anatomical and ultrastructural organization of roots and leaves of the soybean genotypes studied differed, suggesting the existence of tolerance mechanisms to different intensities of Mn deficiency or excess.

Influence of PTPN2 and pre-existing immunity on the generation of effector and memory CD8 T cells

Notre système immunitaire joue un rôle important pour la protection envers les maladies infectieuses. Au cours d'une réponse à une infection primaire, des cellules B et des cellules T spécifiques, dirigées contre le pathogène en question, sont générées et certaines d'entre elles deviennent des cellules dites mémoires. Leur fonction est de nous protéger contre une nouvelle infection avec le même pathogène, une infection secondaire. Dans certaines situations, comme c'est par exemple le cas avec la grippe, les pathogènes ne sont pas toujours complètement identiques et les cellules mémoires ne sont pas à même d'assurer leur rôle protecteur et d'empêcher une réinfection. Pourtant, on ne sait à l'heure actuelle que très peu comment une immunité acquise, mais non protectrice, influence le développement d'une réponse immunitaire ultérieure. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié comment les cellules T mémoires cytotoxiques altèrent la réponse de cellules T cytotoxiques nouvellement induites. Au cours d'une réaction immunitaire dirigée contre une infection primaire, un vaste répertoire de lymphocytes T est créé, constitué de cellules T possédant divers degrés d'affinité pour le pathogène. Lors d'une infection secondaire, seules les cellules T ayant une forte affinité pour le pathogène participent à la réponse. Nous avons pu démontrer que ce phénomène de restriction du répertoire des cellules T est principalement causé par les cellules T mémoires qui sont à même de reconnaître un antigène pathogénique présent dans les deux infections. Dans un deuxième projet, nous avons étudié comment l'absence de PTPN2 influence la réponse des cellules T. Chez l'homme, une mutation dans le gène de PTPN2 est associée à des maladies auto-immunes et résulte en une activité réduite de cette phosphatase dans les lymphocytes T. Nous avons montré que la baisse d'activité de la phosphatase PTNP2 conduit à une meilleure expansion des cellules T ayant une qualité comparable à des cellules T auto-antigène spécifiques. De plus, nous avons observé que la survie de ces cellules T effectues ayant une phosphatase diminuée est nettement améliorée. Cela peut conduire à une réponse immunitaire plus efficace ou, éventuellement, à une pathologie auto-immune plus grave. En outre, nos résultats montrent qu'en manipulant l'activité de cette phosphatase, il est possible d'augmenter l'efficacité du transfert des cellules T dans un hôte receveur. Un tel transfert de cellules T est pratiqué chez des patients atteints de tumeurs. Nos travaux suggèrent que la manipulation de la phosphatase PTPN2 pourrait donc représenter une approche thérapeutique novatrice et prometteuse. -- Notre système immunitaire joue un rôle important pour la protection contre les maladies. Les cellules T CD8+ ont une importance primordiale pour le contrôle d'infections primaires causées par des virus ou bactéries, mais également contre certaines tumeurs. Par conséquent, mieux comprendre les exigences nécessaires à l'induction de bonnes réponses des cellules T CD8 pourrait nous permettre de construire des vaccins contre les pathogènes contre lesquels nous n'avons pour l'instant pas de vaccins mais aussi d'améliorer les réactions immunitaires dirigées anti-tumorales. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié l'influence qu'une immunité préexistante a sur la réponse des cellules T CD8. Nous sommes souvent exposés à des pathogènes qui sont similaires mais pas identiques à ceux que nous avons rencontrés auparavant. De telles infections hétérologues ne sont pas l'objet de beaucoup d'études et certains exemples indiquent même qu'une immunité préexistante partielle peut mener à une aggravation de la maladie. Nous avons étudié le répertoire des lymphocytes T CD8 qui sont générés lors d'une rencontre avec un nouvel antigène, et ce en comparant infection primaire et secondaire. En utilisant le modèle expérimental d'infections à Listeria monocytogenes, nous avons pu montrer que lors d'une infection primaire, un répertoire diversifié comprenant des cellules T CD8 de forte et faible affinité est constitué. Au contraire, dans le cas d'une infection secondaire, le répertoire des cellules T est fortement limité et seulement les lymphocytes T de forte affinité sont impliqués dans la réponse immunitaire. Nous avons pu démontrer que ces Rangements sont provoqués par des cellules T CD8 mémoires capables de reconnaître un antigène présent dans les deux infections. Cette augmentation du seuil d'activation des cellules effectrices est majoritairement causée par les lymphocytes T CD8 mémoires non transférables. Ces observations indiquent que les vaccins visant à induire des cellules T anti-tumorales de faible affinité seraient inefficaces si le vaccin contient des épitopes contre lesquels il existe une mémoire immunologique. Les réponses immunitaires conduites par les cellules T contre les antigènes tumoraux dépendent des cellules T CD8 de faible réactivité contre les antigènes tumoraux puisque les cellules à forte réactivité sont éliminées par les mécanismes de tolérance. Nous basant sur l'existence dans la littérature de preuves indiquant que PTPN2 influence la réponse des cellules T de faible affinité, nous nous sommes intéressés à comprendre comment PTPN2 impacte les réponses des cellules T CD8 en général. Nous avons remarqué que des cellules T CD8 déficientes en PTPN2 exhibent une meilleure capacité à proliférer suite à une faible ou courte stimulation du récepteur des lymphocytes T. La phase effectrice est prolongée et la contraction retardée résultant ainsi à globalement plus de cellules effectrices. Ce phénomène est également accompagné d'une meilleure survie des cellules effectrices de différentiation terminale. Une fois transférées dans un nouvel hôte receveur, les cellules effectrices terminales KLRG1+CD127- déficientes en phosphatase PTPN2 peuvent survivre et se transformer en cellules mémoires CD127+ fonctionnelles. De façon inattendue, nous avons découvert que l'élimination de PTPN2 améliore l'efficacité du transfert et la formation des cellules mémoires ainsi que leur capacité protectrice. Manipuler l'activité de cette phosphatase apparaît donc comme une approche intéressante et prometteuse pour la thérapie cellulaire par transfert adoptif de lymphocytes T. Nos observations montrent que la manipulation d'un facteur intrinsèque, l'absence de PTPN2, peut, dans certaines circonstances, améliorer la réponse des cellules T. Une meilleure connaissance des mécanismes contrôlant la réponse des lymphocytes T CD8 pourrait donc permettre la manipulation de ces derniers et conduire à des réponses immunitaires plus vigoureuses. Si ces réponses sont déclenchées par l'utilisation de vaccins, il est nécessaire de considérer l'historique d'une exposition préalable à des agents pathogènes ou à des vaccins puisque celle-ci peut, comme nous l'avons démontré, influencer le répertoire des cellules T recrutées dans la réponse immunitaire et, par conséquent, modifier l'aptitude de notre système immunitaire à faire face à une infection. -- Our immune system plays an important role in the protection from disease. CD8 T cells are critical for the control of primary infections with most viruses and certain bacteria as well as against some tumors. Therefore, better knowledge of CD8 T cell responses might enable us to generate vaccines against pathogens for which currently no vaccines are available or to improve anti-tumor immune responses. In the first part of this thesis we addressed the issue how previously acquired immunity impacts on the response of CD8 T cells. We are often exposed to pathogens that are related but not identical to the previously encountered ones. Such heterologous infections are not well studied and there are some indications that partial pre-existing immunity may in some cases even lead to an enhancement of disease. We specifically studied the T cell repertoire of CD8 T cells that are responding to a newly encountered antigen in secondary compared to primary infections. Using the experimental model of Listeria monocytogenes infections, we showed that in primary infections a wide repertoire including high and low affinity CD8 T cells is recruited into the immune response. In contrast to this, in secondary infections, the T cell repertoire is severely restricted and only T cells of high affinity are responding. We were able to pinpoint this difference to the presence of memory CD8 T cells that recognize an antigen that is shared between the two subsequent infections. This increase in the activation threshold was most effectively mediated via non-transferable memory CD8 T cells. This would argue that vaccines targeting low affinity tumor-specific T cells would fail if the vaccine contains previously encountered CD8 T cell epitopes. T cell mediated immune responses to tumor antigen rely often on T cells which weakly react to tumor antigen as high affinity T cells are eliminated by tolerance mechanisms. Following indication in the literature that PTPN2 impacts on the response of such weakly antigen-reactive T cells, we investigated how PTPN2 impacts in general the response of CD8 T cells. We observed that CD8 T cells lacking PTPN2 show an enhanced expansion following weak or short-term T cell receptor stimulation. The effector phase is prolonged and contraction delayed thus resulting in overall more effector cells. This is accompanied by a better survival of terminal effector cells. When transferred into new recipients, KLRG1+CD127- terminal effector cells lacking PTPN2 can survive and convert into CD127+ functional memory cells. Surprisingly, we discovered that elimination of PTPN2 enhances the transfer efficacy and formation of memory cells as well as the protective capacity. Targeting PTPN2 might thus be a promising approach for adoptive T cell therapy. Our observations show how the manipulation of an intrinsic factor, the absence of PTPN2, can enhance T cell responses under certain circumstances. A better understanding of underlying mechanisms for the control of CDS T cell responses might enable the manipulation of these and allow for more powerful responses. If these responses are induced through vaccines it is imperative that the previous history of exposure to pathogens or vaccines is considered as it can, as we have shown in this thesis, influence the recruited T cell repertoire and thus possibly the ability to handle the infection.

Formal development and quantitative verification of dependable systems

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Rôle de la tolérance centrale et périphérique des lymphocytes T autoréactifs dans deux nouveaux modèles murins double transgéniques

Les maladies autoimmunes sont des affections chroniques, le plus souvent invalidantes, qui touchent plus de 5% de la population dans les pays développés. L’autoimmunité résulte de la rupture des mécanismes de tolérance du système immunitaire vis-à-vis des autoantigènes exprimés par les tissus de l’organisme, entraînant la destruction d’un ou de plusieurs organes-cibles par les lymphocytes T et/ou B. L’hépatite autoimmune et le diabète autoimmun se caractérisent par la destruction sélective des hépatocytes et des cellules beta pancréatiques, respectivement. De plus en plus d’arguments suggèrent une implication des lymphocytes T CD8+ dans le déclenchement, la progression et la régulation des réponses associées à plusieurs maladies autoimmunes. Dans ce projet, nous avons suivi l’évolution de clones de lymphocytes T CD8+ spécifiques à un antigène particulier dont le site d’expression différait. Pour ce faire, nous avons développé deux nouveaux modèles murins double transgéniques par croisement entre une lignée de souris exprimant un TCR transgénique spécifique à la nucléoprotéine (NP) du virus de la chorioméningite lymphocytaire (LCMV), et une souris exprimant cette NP-LCMV : 1) uniquement dans les hépatocytes (modèle d’hépatite autoimmune), ou 2) simultanément dans le thymus et le pancréas (modèle de diabète autoimmun). L’avidité fonctionnelle des lymphocytes T CD8+ spécifiques à la NP chez les souris TCR transgéniques était inversement proportionnelle au niveau d’expression du TCR. Le répertoire lymphocytaire dans le thymus, la rate, les ganglions et le sang périphérique a été caractérisé pour chacune des lignées de souris double transgéniques, de même que la capacité fonctionnelle et le phénotype (marqueurs d’activation/mémoire) des lymphocytes T CD8+ autoréactifs. Chacun des deux nouveaux modèles présentés dans cette étude ont montré que les lymphocytes T CD8+ spécifiques à la NP sont aptes à briser la tolérance centrale et périphérique et à provoquer une réaction d’autoimmunité spontanée. Dans le modèle d’hépatite autoimmune, où l’expression de l’autoantigène était restreinte au foie, la surexpression du TCR transgénique a entraîné une délétion thymique quasi-totale des lymphocytes T CD8+ spécifiques à la NP prévenant le développement d’une hépatite spontanée. alors qu’un niveau de TCR comparable à celui d’une souris de type sauvage a permis une sélection positive des lymphocytes autoréactifs qui se sont accumulés dans le foie où ils se sont activés pour provoquer une hépatite autoimmune spontanée. Dans le modèle de diabète autoimmun, où l’autoantigène était exprimé dans le pancréas et le thymus, les souris des deux lignées double transgéniques ont montré une délétion thymique partielle, peu importe le niveau d’expression du TCR. Seuls les mâles adultes développaient un diabète spontané et une partie de leurs lymphocytes T CD8+ exprimaient une combinaison particulière de marqueurs d’activation/mémoire (CD44, CD122, PD-1). Cette population lymphocytaire était absente chez les souris femelles et les mâles sains. L’étude de la tolérance des lymphocytes T CD8+ autoréactifs dans nos deux nouveaux modèles murins double transgéniques a permis d’identifier des mécanismes alternatifs possiblement impliqués dans la tolérance et l’activation, et de mieux comprendre le rôle des lymphocytes T CD8+ autoréactifs dans le processus autoimmun menant à l’hépatite autoimmune et au diabète autoimmun. Ces découvertes seront utiles pour développer de nouvelles approches thérapeutiques ciblant les lymphocytes T CD8+ autoréactifs.

Biochemical and Biotechnological Studies on the Cyanobacterium Synechocystis salina Wislouch

The group cyanobacteria includes a large number of organisms characterised by a low state of cellular organization. Their cells lack a well defined nucleus. Cell division is by division of the protoplast by an ingrowth of the septum. These organisms are characterised generally by a blue green colouration of the cell, the chief pigments being chlorophyll-a, carotenes, xanthophylls, C phycocyanin and C phycoerythrin. The product of photosynthesis is glycogen. These organisms lack flagellate reproductive bodies and there is a total lack of sexual reproduction. They are also unique because of the presence of murein in the place of cellulose (cell wall) and the absence of chloroplast, mitochondria and endoplasmic reticulum. Just like bacteria some of them possess Plasmids and can fix atmospheric nitrogen. In the present study growth kinetics, heavy metal tolerance, tolerance mechanisms, heavy metal intake, and antibacterial activity of §ynechocystics salina Wislouch - a nanoplanktonic, euryhaline, Cyanobacterium present in Cochin back waters has been carried out for the potential biotechnological application of this organism. _§; salina occur as small spherical cells of 3n diameter (sometimes in pairs) with bluish green colour. The species is characterised by jerky movement of the cells and is structrually similar to other cyanobacteria

Advances and Developments in Strategies to Improve Strains of Saccharomyces cerevisiae and Processes to Obtain the Lignocellulosic Ethanol-A Review

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Responses of chlorophyll fluorescence parameters of the facultative halophyte and C-3-CAM intermediate species Mesembryanthemum crystallinum to salinity and high irradiance stress

Mesembryanthemum crystallinum L. (Aizoaceae) is a facultative annual halophyte and a C-3-photosynthesis/crassulacean acid metabolism intermediate species currently used as a model plant in stress physiology. Both salinity and high light irradiance stress are known to induce CAM in this species. The present study was performed to provide a diagnosis of alterations at the photosystem 11 level during salinity and irradiance stress. Plants were subjected for up to 13 days to either 0.4M NaCl salinity or high irradiance of 1000 mu mol m(-2) s(-1), as well as to both stress factors combined (LLSA = low light plus salt; HLCO = high light of 1000 mu mol m(-2)s(-1), no salt; HLSA = high light plus salt). A control of LLCO = low light of 200 mu mol m(-2) s(-1), no salt was used. Parameters of chlorophyll a fluorescence of photosystem 11 (PSII) were measured with a pulse amplitude modulated fluorometer. HLCO and LLSA conditions induced a weak degree of CAM with day/night changes of malate levels (Delta malate) of similar to 12 mM in the course of the experiment, while HLSA induced stronger CAM of Delta malate similar to 20mM. Effective quantum yield of PSII, Delta F/F'(m), was only slightly affected by LLSA, somewhat reduced during the course of the experiment by HLCO and clearly reduced by HLSA. Potential quantum efficiency of PSII, F-v/F-m, at predawn times was not affected by any of the conditions, always remaining at >= 0.8, showing that there was no acute photoinhibition. During the course of the days HL alone (HLCO) also did not elicit photoinhibition; salt alone (LLSA) caused acute photoinhibition which was amplified by the combination of the two stresses (HLSA). Non-photochemical, NPQ, quenching remained low (< 0.5) under LLCO, LLSA and HLCO and increased during the course of the experiment under HLSA to 1-2. Maximum apparent photosynthetic electron transport rates, ETRmax, declined during the daily courses and were reduced by LLSA and to a similar extent by HLSA. It is concluded that A crystallinum expresses effective stress tolerance mechanisms but photosynthetic capacity is reduced by the synergistic effects of salinity and tight irradiance stress combined. (c) 2006 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Compartmentalization of pro-inflammatory cytokine levels in renal-transplanted pregnant women

Objective: We evaluated whether chronic exposure to immunosuppression in transplant recipients modulate the placental inflammatory cytokine levels associated to gestational tolerance mechanisms. Methods: Serum samples were collected from 12 renal transplanted pregnant under immunosuppressive regimen treatment and 10 healthy women in second/third trimester of gestation. Term placental tissues (decidua and chorionic villi) were also obtained after elective caesarean. Serum IL-1β, IL-6, IL-8, IL-12p70 and TNF-α were measured, as also in placental homogenates, by Cytometric Bead Array (CBA) combined with flow cytometry and, TGF-β and IL-18 were measured by ELISA. Results: Serum levels of IL-6 (p=0.0001) and TNF-α (0.0112) were higher in the 2nd and 3rd trimesters and in decidua the spectrum of increased pro inflammatory cytokines was wider: IL-1β (p=0.0001), IL-6 (p=0.0001), IL-8 (p=0.0001), IL-12p70 (p=0.0001), TGF-β (p=0.0089) and TNF-α (p=0.0002). TGF-β1 was particularly increased in decidual compartment (p=0.001). In the chorionic villous, pro inflammatory profile also were maintained. High IL-1β (p=0.0001), IL-6 (p=0.0001), IL-8 (p=0.0001) and TNF-α (p=0.0001) levels establish a similar pattern to that seem in decidua. Conclusion: Immunosuppressors may impair the immune response, but when associated with pregnancy the cytokine levels seems to shift a proinflammatory profile in placental compartments, which might also impact on the gestational outcomes in transplanted mothers. © 2013 Informa UK Ltd. All rights reserved: reproduction in whole or part not permitted.

Identificação de regiões relacionadas ao déficit hídrico em Eucalyptus por meio de marcadores moleculares

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Expressão gênica diferencial durante déficit hídrico em duas cultivares de cana-de-açucar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Prospecção de genes relacionados com a resistência ao carrapato Rhipicephalus (Boophilus) microplus em bovinos de corte

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Desenvolvimento e marcha de absorção de silício em plantas de arroz sob condição de déficit hídrico e adubação silicatada

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Interaction of pregnancy and autoimmune rheumatic disease

During pregnancy, the fetus represents a natural allograft that is not normally rejected. While the maternal immune system retains the ability to respond to foreign antigens, tolerance mechanisms are up-regulated to protect the fetus from immunologic attacks by the mother. The profound immunologic adaptations during and after pregnancy do influence maternal autoimmune rheumatic diseases in several ways. One is triggering the onset of a rheumatic disease in the post partum period, the other influencing disease activity of established rheumatic disease. The review will discuss the mechanisms of increased susceptibility of rheumatoid arthritis (RA) in the first year post partum with a specific emphasis on the role of fetal cells or antigens persisting in the maternal circulation (so called microchimerism). Furthermore, the different influences of pregnancy on established rheumatic diseases will be highlighted. A marked beneficial effect of pregnancy is observed on RA whereas several other rheumatic diseases as ankylosing spondylitis (AS) and systemic lupus erythematosus (SLE) show either no particular effect or an aggravation of symptoms during pregnancy. Differences emerging in regard to modulation of disease symptoms during pregnancy seem related to response to hormones, the type of cytokine profile and immune response prevailing as well as further downstream interactions of molecular pathways that are important in disease pathogenesis.

The Role of Plant Primary and Secondary Metabolites in Root-Herbivore Behaviour, Nutrition and Physiology

Many insect herbivores feed on belowground plant tissues. In this chapter, we discuss how they have adapted to deal with root primary and secondary metabolites. It is becoming evident that root herbivores can use root volatiles and exudates for host location and foraging. Their complex sensory apparatus suggests a sophisticated recognition and signal transduction system. Furthermore, endogenous metabolites trigger attractive or repellent responses in root feeders, indicating that they may specifically fine-tune food uptake to meet their dietary needs. Little evidence for direct toxic effects of root secondary metabolites has accumulated so far, indicating high prevalence of tolerance mechanisms. Root herbivores furthermore facilitate the entry of soil microbes into the roots, which may influence root nutritional quality. Investigating the role of plant metabolites in an ecologically and physiologically relevant context will be crucial to refine our current models on root-herbivore physiology and behaviour in the future.

Identification of Sleep-Modulated Pathways Involved in Neuroprotection from Stroke.

STUDY OBJECTIVES Sleep deprivation (SDp) performed before stroke induces an ischemic tolerance state as observed in other forms of preconditioning. As the mechanisms underlying this effect are not well understood, we used DNA oligonucleotide microarray analysis to identify the genes and the gene-pathways underlying SDp preconditioning effects. DESIGN Gene expression was analyzed 3 days after stroke in 4 experimental groups: (i) SDp performed before focal cerebral ischemia (IS) induction; (ii) SDp performed before sham surgery; (iii) IS without SDp; and (iv) sham surgery without SDp. SDp was performed by gentle handling during the last 6 h of the light period, and ischemia was induced immediately after. SETTINGS Basic sleep research laboratory. MEASUREMENTS AND RESULTS Stroke induced a massive alteration in gene expression both in sleep deprived and non-sleep deprived animals. However, compared to animals that underwent ischemia alone, SDp induced a general reduction in transcriptional changes with a reduction in the upregulation of genes involved in cell cycle regulation and immune response. Moreover, an upregulation of a new neuroendocrine pathway which included melanin concentrating hormone, glycoprotein hormones-α-polypeptide and hypocretin was observed exclusively in rats sleep deprived before stroke. CONCLUSION Our data indicate that sleep deprivation before stroke reprogrammed the signaling response to injury. The inhibition of cell cycle regulation and inflammation are neuroprotective mechanisms reported also for other forms of preconditioning treatment, whereas the implication of the neuroendocrine function is novel and has never been described before. These results therefore provide new insights into neuroprotective mechanisms involved in ischemic tolerance mechanisms.