Molecular dissection of Arabidopsis thaliana endodermis development, structure and function

In vascular plants, the endodermis establishes a protective diffusion barrier surrounding the vasculature preventing the passive, uncontrolled entry of nutrients absorbed by the plant. It does so by means of a differentiation feature, the "Casparian Strip" (CS), a highly localized cell wall impregnation made of lignin, which seals the extracellular space. Although the existence of this differentiation feature has been intensively described, the mechanisms establishing this hallmark remain obscure. In this work I report, the developmental sequence of events that leads to a differentiated endodermis, in the plant model Arabidopsis thaliana. In addition, my descriptive approach gave important insights as to how these cells define membrane domains involved in the directional transport of nutrients. I also participated in characterizing a new transmembrane protein family, the CASPs, localized to the membrane domain underlying the CS, which we accordingly named the Casparian Strip membrane Domain (CSD). Our molecular analysis indicates that these proteins drive CS establishment. To identify more molecular factors of CS establishment, I performed a forward genetic screen. This screen led to the identification of 11 endodermis permissive mutants, which we named schengen (sgn) mutants. The causative mutations have been mapped to 5 independent loci: SGN1 to SGN5. SGN1 and SGN3 encode Receptor Like Kinases involved in the correct establishment of the CSD. A lack of those kinases leads to an incomplete CSD, which gives rise to interrupted CS barriers. Interestingly, SGN1 seems to also regulate CSD positioning to the middle of endodermal transversal walls. SGN4 encodes an NADPH oxidase involved in lignin polymerization essential for CS formation. The sgn5 mutant induces extra divisions of cortical cells strongly affecting the cell identity, but also leading to incorrect differentiation. A thorough characterization of the sgn2 mutant will follow elsewhere, yet preliminary results indicate that SGN2 encodes an Acyl-CoA N-acyltransferase. . In summary, with my work I have contributed a first set of molecular players of Casparian strip formation and initiated their characterization. Eventually, this might lead to an understanding of the molecular mechanisms of CS establishment in A.thaliana . This in turn will hopefully help to better understand nutrient uptake in higher plants and their response to environmental stresses. - Au sein des plantes vasculaires, l'endoderme représente un tissu protecteur mettant en place une barrière imperméable, empêchant n'importe quel élément de rejoindre les tissus conducteurs par simple diffusion. Cette barrière, appelée « Cadre de Caspary », correspond à une lignification de la paroi de l'endoderme et donne lieu à un cloisonnement de l'espace intercellulaire. Bien que cet élément de différenciation soit décrit en détail, sa mise en place reste incomprise. Cette étude indique la suite d'événements aboutissant à l'établissement du cadre de Caspary chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. De plus, ce travail apporte de nouvelles connaissances expliquant comment ces cellules définissent des domaines membranaires importants pour le transport des nutriments. Nous décrivons une nouvelle famille de protéines membranaires, les CASPs (« CAparian Strip membrane domain Proteins »), localisées dans un domaine membranaire longeant le cadre de Caspary : le domaine de Caspary (CSD). L'analyse moléculaire des CASPs indique qu'elles dirigent la formation du cadre de Caspary. Par ailleurs, une approche génétique directe nous a permis d'identifier 11 mutants ayant un endoderme perméable. Nous avons nommé ces mutants Schengen, en référence à la zone de libre échange européenne. Les mutations impliquées dans ces mutants affectent 5 gènes désignés de SGN1 à SGN5. SGN1 et SGN3 produisent des protéines de type kinases (« Receptor-like Kinases », RLK) qui participent à la délimitation du CSD. L'absence de ces kinases aboutit à un domaine CSD incomplet, se traduisant par un cadre de Caspary discontinu. De plus, SGN1 semble réguler le positionnement du CSD au milieu de la paroi transversale de l'endoderme. SGN4 produit une enzyme de type NADPH oxydase impliquée dans la polymérisation du cadre de Caspary. Dans le mutant sgn5, on observe une division anormale des cellules du cortex créant ainsi une nouvelle couche cellulaire incapable d'achever sa différenciation en endoderme. Quant à la mutation sgn2, bien que nous pensons qu'elle affecte une Acyl-CoA N-acyltransferase, sa caractérisation ne sera réalisée que prochainement. Au final, ce travail procure de nouveaux éléments sur l'établissement du cadre de Caspary qui pourraient être importants afin de comprendre comment les plantes sélectionnent leurs nutriments et résistent à des conditions environnementales parfois hostiles. - De par leur immobilité, les plantes terrestres n'ont pas d'autre choix que de puiser leurs ressources dans leur environnement direct. La plante extrait du sol les nutriments qui lui sont nécessaires et les redistribue grâce à des tissus conducteurs. Afin de ne pas s'intoxiquer, il est donc essentiel de pouvoir sélectionner les éléments entrant dans la racine. Etonnement, ce n'est pas la surface des racines qui permet ce contrôle mais un tissu interne appelé endoderme. Ce dernier forme une barrière imperméable qui entoure chaque cellule et crée une jointure permettant de bloquer le passage des éléments entre les cellules. Cette structure, appelée « cadre de Caspary », oblige les éléments à entrer dans les cellules de l'endoderme et à être ainsi sélectionnés. Bien que cette structure soit décrite en détail, sa mise en place reste incomprise. Cette étude indique la suite d'événements qui aboutit à la formation du cadre de Caspary chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Ce travail apporte également de nouvelles connaissances expliquant comment ces cellules définissent, organisent et dirigent le transport des nutriments. Nous décrivons comment certains éléments de la cellule, les protéines CASPs (CAsparian Strip membrane domain Proteins), sont organisées un domaine particulier des membranes afin de créer une plateforme de construction longeant le cadre de Caspary : le domaine de Caspary (CSD). Afin de déterminer ce qu'il se passerait si une plante ne possédait pas de cadre de Caspary, nous avons réalisé une mutagénèse, ou approche génétique directe, et identifié 11 mutants (individu ayant un gène défectueux conduisant à la perte d'une fonction) ayant un endoderme perméable. Nous avons nommé ces mutants schengen, en référence à la zone de libre échange européenne. Les mutations impliquées dans ces mutants affectent 5 gènes désignés de SGN1 à SGN5. Les gènes SGN1 et SGN3 produisent des protéines de type kinases (« Receptor-like Kinases », RLK) servant à l'établissement de la plateforme de construction. L'absence de ces kinases aboutit à une base incomplète, se traduisant par un cadre de Caspary discontinu. Qui plus est, la kinase SGN1 semble réguler le positionnement de la plateforme au milieu de l'endoderme. Le gène SGN4 est par contre, impliqué dans la construction à proprement dite du cadre de Caspary. Dans le mutant sgn5, on observe une nouvelle couche de cellules ressemblant à de l'endoderme mais incapable de former correctement une barrière identique au cadre de Caspary. Quant au dernier mutant, sgn2, bien que cette étude fournisse des indices permettant de comprendre pourquoi le mutant sgn2 est défectueux, nous n'expliquerons ce cas que prochainement. En résumé, ce travail procure de nouvelles connaissances sur l'établissement du cadre de Caspary qui pourraient être importantes afin de comprendre comment les plantes sélectionnent leurs nutriments et résistent à des conditions environnementales parfois hostiles.

The molecular signature of the stroma response in prostate cancer-induced osteoblastic bone metastasis highlights expansion of hematopoietic and prostate epithelial stem cell niches.

The reciprocal interaction between cancer cells and the tissue-specific stroma is critical for primary and metastatic tumor growth progression. Prostate cancer cells colonize preferentially bone (osteotropism), where they alter the physiological balance between osteoblast-mediated bone formation and osteoclast-mediated bone resorption, and elicit prevalently an osteoblastic response (osteoinduction). The molecular cues provided by osteoblasts for the survival and growth of bone metastatic prostate cancer cells are largely unknown. We exploited the sufficient divergence between human and mouse RNA sequences together with redefinition of highly species-specific gene arrays by computer-aided and experimental exclusion of cross-hybridizing oligonucleotide probes. This strategy allowed the dissection of the stroma (mouse) from the cancer cell (human) transcriptome in bone metastasis xenograft models of human osteoinductive prostate cancer cells (VCaP and C4-2B). As a result, we generated the osteoblastic bone metastasis-associated stroma transcriptome (OB-BMST). Subtraction of genes shared by inflammation, wound healing and desmoplastic responses, and by the tissue type-independent stroma responses to a variety of non-osteotropic and osteotropic primary cancers generated a curated gene signature ("Core" OB-BMST) putatively representing the bone marrow/bone-specific stroma response to prostate cancer-induced, osteoblastic bone metastasis. The expression pattern of three representative Core OB-BMST genes (PTN, EPHA3 and FSCN1) seems to confirm the bone specificity of this response. A robust induction of genes involved in osteogenesis and angiogenesis dominates both the OB-BMST and Core OB-BMST. This translates in an amplification of hematopoietic and, remarkably, prostate epithelial stem cell niche components that may function as a self-reinforcing bone metastatic niche providing a growth support specific for osteoinductive prostate cancer cells. The induction of this combinatorial stem cell niche is a novel mechanism that may also explain cancer cell osteotropism and local interference with hematopoiesis (myelophthisis). Accordingly, these stem cell niche components may represent innovative therapeutic targets and/or serum biomarkers in osteoblastic bone metastasis.

Intrinsically photosensitive retinal ganglion cell function in relation to age: a pupillometric study in humans with special reference to the age-related optic properties of the lens.

BACKGROUND: The activity of melanopsin containing intrinsically photosensitive ganglion retinal cells (ipRGC) can be assessed by a means of pupil responses to bright blue (appr.480 nm) light. Due to age related factors in the eye, particularly, structural changes of the lens, less light reaches retina. The aim of this study was to examine how age and in vivo measured lens transmission of blue light might affect pupil light responses, in particular, mediated by the ipRGC. METHODS: Consensual pupil responses were explored in 44 healthy subjects aged between 26 and 68 years. A pupil response was recorded to a continuous 20 s light stimulus of 660 nm (red) or 470 nm (blue) both at 300 cd/m2 intensity (14.9 and 14.8 log photons/cm2/s, respectively). Additional recordings were performed using four 470 nm stimulus intensities of 3, 30, 100 and 300 cd/m2. The baseline pupil size was measured in darkness and results were adjusted for the baseline pupil and gender. The main outcome parameters were maximal and sustained pupil contraction amplitudes and the postillumination response assessed as area under the curve (AUC) over two time-windows: early (0-10 s after light termination) and late (10-30 s after light termination). Lens transmission was measured with an ocular fluorometer. RESULTS: The sustained pupil contraction and the early poststimulus AUC correlated positively with age (p=0.02, p=0.0014, respectively) for the blue light stimulus condition only.The maximal pupil contraction amplitude did not correlate to age either for bright blue or red light stimulus conditions.Lens transmission decreased linearly with age (p<0.0001). The pupil response was stable or increased with decreasing transmission, though only significantly for the early poststimulus AUC to 300 cd/m2 light (p=0.02). CONCLUSIONS: Age did not reduce, but rather enhance pupil responses mediated by ipRGC. The age related decrease of blue light transmission led to similar results, however, the effect of age was greater on these pupil responses than that of the lens transmission. Thus there must be other age related factors such as lens scatter and/or adaptive processes influencing the ipRGC mediated pupil response enhancement observed with advancing age.

Strength and cost of an induced immune response are associated with a heritable melanin-based colour trait in female tawny owls.

1. Melanin pigments provide the most widespread source of coloration in vertebrates, but the adaptive function of such traits remains poorly known. 2. In a wild population of tawny owls (Strix aluco), we investigated the relationships between plumage coloration, which varies continuously from dark to pale reddish, and the strength and cost of an induced immune response. 3. The degree of reddishness in tawny owl feather colour was positively correlated with the concentration of phaeomelanin and eumelanin pigments, and plumage coloration was highly heritable (h(2) = 0.93). No carotenoids were detected in the feathers. 4. In mothers, the degree of melanin-based coloration was associated with antibody production against a vaccine, with dark reddish females maintaining a stronger level of antibody for a longer period of time compared to pale reddish females, but at a cost in terms of greater loss of body mass. 5. A cross-fostering experiment showed that, independent of maternal coloration, foster chicks reared by vaccinated mothers were lighter than those reared by nonvaccinated mothers. Hence, even though dark reddish mothers suffered a stronger immune cost than pale reddish mothers, this asymmetric cost was not translated to offspring growth. 6. Our study suggests that different heritable melanin-based colorations are associated with alternative strategies to resist parasite attacks, with dark reddish individuals investing more resources towards the humoral immune response than lightly reddish conspecifics.

Gain-of-function mutations in PDR1, a regulator of antifungal drug resistance in Candida glabrata, control adherence to host cells.

Candida glabrata is an emerging opportunistic pathogen that is known to develop resistance to azole drugs due to increased drug efflux. The mechanism consists of CgPDR1-mediated upregulation of ATP-binding cassette transporters. A range of gain-of-function (GOF) mutations in CgPDR1 have been found to lead not only to azole resistance but also to enhanced virulence. This implicates CgPDR1 in the regulation of the interaction of C. glabrata with the host. To identify specific CgPDR1-regulated steps of the host-pathogen interaction, we investigated in this work the interaction of selected CgPDR1 GOF mutants with murine bone marrow-derived macrophages and human acute monocytic leukemia cell line (THP-1)-derived macrophages, as well as different epithelial cell lines. GOF mutations in CgPDR1 did not influence survival and replication within macrophages following phagocytosis but led to decreased adherence to and uptake by macrophages. This may allow evasion from the host's innate cellular immune response. The interaction with epithelial cells revealed an opposite trend, suggesting that GOF mutations in CgPDR1 may favor epithelial colonization of the host by C. glabrata through increased adherence to epithelial cell layers. These data reveal that GOF mutations in CgPDR1 modulate the interaction with host cells in ways that may contribute to increased virulence.

Estimation de la fonction rénale par l'equation MDRD: intérêt et limites pour l'adaptation des doses de médicaments [Renal function estimation by MDRD equation: interest and limitations for drug dosing].

The MDRD (Modification of diet in renal disease) equation enables glomerular filtration rate (GFR) estimation from serum creatinine only. Thus, the laboratory can report an estimated GFR (eGFR) with each serum creatinine assessment, increasing therefore the recognition of renal failure. Predictive performance of MDRD equation is better for GFR < 60 ml/min/1,73 m2. A normal or near-normal renal function is often underestimated by this equation. Overall, MDRD provides more reliable estimations of renal function than the Cockcroft-Gault (C-G) formula, but both lack precision. MDRD is not superior to C-G for drug dosing. Being adjusted to 1,73 m2, MDRD eGFR has to be back adjusted to the patient's body surface area for drug dosing. Besides, C-G has the advantage of a greater simplicity and a longer use.

The function of natural killer cells: education, reminders and some good memories.

The effector response of natural killer (NK) cells is determined by opposing signals received through activating and inhibitory receptors. A process termed NK cell education, which is guided by the recognition of Major Histocompatibility Complex class I (MHC-I) molecules, determines how efficiently activating receptors respond to stimulation. This ensures NK cell tolerance to healthy tissues while allowing robust responses to diseased host cells. It was thought that NK cells are educated during their development in the bone marrow and that education fixes the NK cells' functional properties. However, recent findings suggest that the function of mature peripheral NK cells can adapt to changes in their environment and that the persistent exposure to normal-self is essential to maintain NK cell reactivity. Notwithstanding, NK cell stimulation in the context of inflammation can stably improve the functional properties of NK cells.

Control of pancreatic β-cell mass and function by gluco-incretin hormones : identification of novel regulatory mechanisms for the treatment of diabetes

Summary : Control of pancreatic ß-cell mass and function by gluco-incretin hormones: Identification of novel regulatory mechanisms for the treatment of diabetes The ß-cells of islets of Langerhans secrete insulin to reduce hyperglycemia. The number of pancreatic islet ß-cells and their capacity to secrete insulin is modulated in normal physiological conditions to respond to the metabolic demand of the organism. A failure of the endocrine pancreas to maintain an adequate insulin secretory capacity due to a reduced ß-cell number and function underlies the pathogenesis of both type 1 and type 2 diabetes. The molecular mechanisms controlling the glucose competence of mature ß-cells, i.e., the magnitude of their insulin secretion response to glucose, ß-cell replication, their differentiation from precursor cells and protection against apoptosis are poorly understood. To investigate these mechanisms, we studied the effects on ß-cells of the gluco-incretin hormones, glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP) and glucagon-like peptide-1 (GLP-1) which are secreted by intestinal endocrine cells after food intake. Besides acutely potentiating glucose-stimulated insulin secretion, these hormones induce ß-cell differentiation from precursor cells, stimulate mature ß-cell replication, and protect them against apoptosis. Therefore, understanding the molecular basis for gluco-incretin action may lead to the uncovering of novel ß-cell regulatory events with potential application for the treatment or prevention of diabetes. Islets from mice with inactivation of both GIP and GLP-1 receptor genes (dK0) present a defect in glucose-induced insulin secretion and are more sensitive than control islets to cytokine-induced apoptosis. To search for regulatory genes, that may control both glucose competence and protection against apoptosis, we performed comparative transcriptomic analysis of islets from control and dK0 mice. We found a strong down-regulation of the IGF1 Rexpression in dK0 islets. We demonstrated in both a mouse insulin-secreting cell line and primary islets, that GLP-1 stimulated IGF-1R expression and signaling. Importantly, GLP-1induced IGF-1R-dependent Akt phosphorylation required active secretion, indicating the presence of an autocrine activation mechanism. We further showed that activation of IGF-1R signaling was dependent on the secretion of IGF-2 and IGF-2 expression was regulated by nutrients. Finally, we demonstrated that the IGF-Z/IGF-1R autocrine loop was required for GLP-1 i) to protect ß-cells against cytokine-induced apoptosis, ii) to enhance their glucose competence and iii) to increase ß-cell proliferation. Résumé : Contrôle de la masse des cellules ß pancréatiques et de leur fonction par les hormones glucoincrétines: Identification de nouveaux mécanismes régulateurs pour le traitement du diabète Les cellules ß des îlots de Langerhans sécrètent l'insuline pour diminuer l'hyperglycémie. Le nombre de cellules ß et leur capacité à sécréter l'insuline sont modulés dans les conditions physiologiques normales pour répondre à la demande métabolique de l'organisme. Un échec du pancréas endocrine à maintenir sa capacité sécrétoire d'insuline dû à une diminution du nombre et de la fonction des cellules ß conduit au diabète de type 1 et de type 2. Les mécanismes moléculaires contrôlant la compétence au glucose des cellules ß matures, tels que, l'augmentation de la sécrétion d'insuline en réponse au glucose, la réplication des cellules ß, leur différentiation à partir de cellules précurseurs et la protection contre l'apoptose sont encore peu connus. Afin d'examiner ces mécanismes, nous avons étudié les effets sur les cellules ß des hormones gluco-incrétines, glucose-dépendent insulinotropic polypeptide (G1P) et glucagon-like peptide-1 (GLP-1) qui sont sécrétées par les cellules endocrines de l'intestin après la prise alimentaire. En plus de potentialiser la sécrétion d'insuline induite par le glucose, ces hormones induisent la différentiation de cellules ß à partir de cellules précurseurs, stimulent leur prolifération et les protègent contre l'apoptose. Par conséquent, comprendre les mécanismes d'action des gluco-incrétines permettrait de découvrir de nouveaux processus régulant les cellules ß avec d'éventuelles applications dans le traitement ou la prévention du diabète. Les îlots de souris ayant une double inactivation des gènes pour les récepteurs du GIP et du GLP-1 (dK0) présentent un défaut de sécrétion d'insuline stimulée par le glucose et une sensibilité accrue à l'apoptose induite par les cytokines. Afin de déterminer les gènes régulés, qui pourraient contrôler à la fois la compétence au glucose et la protection contre l'apoptose, nous avons effectué une analyse comparative transcriptomique sur des îlots de souris contrôles et dKO. Nous avons constaté une forte diminution de l'expression d'IGF-1R dans les îlots dKO. Nous avons démontré, à la fois dans une lignée cellulaire murine sécrétant l'insuline et dans îlots primaires, que le GLP-1 stimulait l'expression d'IGF-1R et sa voie de signalisation. Par ailleurs, la phosphorylation d'Akt dépendante d'IGF1-R induite parle GLP-1 nécessite une sécrétion active, indiquant la présence d'un mécanisme d'activation autocrine. Nous avons ensuite montré que l'activation de la voie de signalisation d'IGF-1R était dépendante de la sécrétion d'IGF-2, dont l'expression est régulée par les nutriments. Finalement, nous avons démontré que la boucle autocrine IGF-2/IGF-1R est nécessaire pour le GLP-1 i) pour protéger les cellules ß contre l'apoptose induite par les cytokines, ii) pour améliorer la compétence au glucose et iii) pour augmenter la prolifération des cellules ß. Résumé tout public : Contrôle de la masse des cellules ß pancréatiques et de leur fonction par les hormones gluco-incrétines: Identification de nouveaux mécanismes régulateurs pour le traitement du diabète Chez les mammifères, la concentration de glucose sanguine (glycémie) est régulée et maintenue à une valeur relativement constante d'environ 5 mM. Cette régulation est principalement contrôlée par 2 hormones produites par les îlots pancréatiques de Langerhans: l'insuline sécrétée par les cellules ß et le glucagon sécrété par les cellules a. A la suite d'un repas, l'augmentation de la glycémie entraîne la sécrétion d'insuline ce qui permet le stockage du glucose dans le foie, les muscles et le tissu adipeux afin de diminuer le taux de glucose circulant. Lors d'un jeûne, la diminution de la glycémie permet la sécrétion de glucagon favorisant alors la production de glucose par le foie, normalisant ainsi la glycémie. Le nombre de cellules ß et leur capacité sécrétoire s'adaptent aux variations de la demande métabolique pour assurer une normoglycémie. Une destruction complète ou partielle des cellules ß conduit respectivement au diabète de type 1 et de type 2. Bien que l'augmentation de la glycémie soit le facteur stimulant de la sécrétion d'insuline, des hormones gluco-incrétines, principalement le GLP-1 (glucagon-like peptide-1) et le GIP (glucose-dependent insulinotropic polypeptide) sont libérées par l'intestin en réponse aux nutriments (glucose, acides gras) et agissent au niveau des cellules ß, potentialisant la sécrétion d'insuline induite par le glucose, stimulant leur prolifération, induisant la différentiation de cellules précurseurs en cellules ß matures et les protègent contre la mort cellulaire (apoptose). Afin d'étudier plus en détail ces mécanismes, nous avons généré des souris déficientes pour les récepteurs du GIP et du GLP-l. Les îlots pancréatiques de ces souris présentent un défaut de sécrétion d'insuline stimulée par le glucose et une sensibilité accrue à l'apoptose par rapport aux îlots de souris contrôles. Nous avons donc cherché les gènes régulés pas ces hormones contrôlant la sécrétion d'insuline et la protection contre l'apoptose. Nous avons constaté une forte diminution de l'expression du récepteur à l'IGF-1 (IGF-1R) dans les îlots de souris déficientes pour les récepteurs des gluco-incrétines. Nous avons démontré dans un model de cellules ß en culture et d'îlots que le GLP-1 augmentait l'expression d'IGF-1R et la sécrétion de son ligand (IGF-2) permettant l'activation de la voie de signalisation. Finalement, nous avons montré que l'activation de la boucle IGF-2/IGF-1R induite par le GLP-1 était nécessaire pour la protection contre l'apoptose, l'augmentation de la sécrétion et la prolifération des cellules ß.

Lymph node stromal cells in homeostasis and immune response

Summary : Antigen-specific T lymphocytes constantly patrol the body to search for invading pathogens. Given the large external and internal body surfaces that need to be surveyed, a sophisticated strategy is necessary to facilitate encounters between T cells and pathogens. Dendritic cells present at all body surfaces are specialized in capturing pathogens and bringing them to T zones of secondary lymphoid organs, such as the lymph nodes and the spleen. Here, dendritic cells present antigenic fragments and activate the rare antigen-specific T lymphocytes. This induction of an immune response is facilitated in multiple ways by a dense network of poorly characterized stromal cells, termed fibroblastic reticular cells (FRCs). They constitutively produce the chemokines CCL21 and CCL19, which attract naïve T cells and dendritic cells into the T zone. Further, they provide an adhesion scaffold for dendritic cells and a migration scaffold for naïve T cells, allowing efficient screening of dendritic cell by thousands of T cells. FRCs also form a system of microchannels (conduits) that allows rapid transport of antigen or cytokines from the subcapsular sinus to the T zone. We characterized lymph node FRCS by flow cytometry, immunofluorescence microscopy, real time PCR and functional assays and could show that FRCs are a unique type of myofibroblasts which produce the T cell survival factor IL-7. This function was shown to be critically involved in regulating the size of the peripheral T cell pool and further demonstrates the importance of FRCs in maintaining immunocompetence. As we observed that some dendritic cells also express the receptor for IL-7, we expected a similar function of IL-7 in their survival. Surprisingly, we found no role for IL-7 in their survival but in their development. Analysis of hematopoietic precursors suggested that part of the dendritic cell pool develops out of an IL-7 dependent precursor, which maybe shared with lymphocytes. During the induction of an immune response, lymph node homeostasis is drastically altered when the lymph node expands several-fold in size to accommodate many more lymphocytes. Here, we describe that this expansion of the T zone is accompanied by the activation and proliferation of FRCs thereby preserving T zone architecture and function. This expansion of the FRC network is regulated by antigen-independent and -dependent events. It demonstrates the incredible plasticity of this organ allowing clonal expansion of antigen-specific lymphocytes. Résumé : Les lymphocytes T, spécifiques pour un antigène particulier, patrouillent constamment le corps à la recherche de l'invasion de pathogène. A cause des grandes surfaces externes et internes du corps, une stratégie sophistiquée est nécessaire afin de faciliter les rencontres entre les cellules T et les agents pathogènes. Les cellules dendritiques présentes dans toutes les surfaces du corps sont spécialisées dans la capture des agents pathogènes et dans le transport vers les zones T des organes lymphoïdes secondaires, comme les ganglions lymphatiques et la rate. Dans ces organes, les cellules dendritiques présentent les fragments antigéniques et activent les lymphocytes T rares. L'induction de cette réponse immunitaire est facilitée de différentes manières par un réseau dense de cellules strornales mal caractérisé, appelées 'fibroblastic reticular tells' (FRCs). FRCs produisent constitutivement les chimiokines CCL21 et CCL19, qui attirent les lymphocytes T naïfs et les cellules dendritiques vers la zone T. En outre, elles donnent une base d'adhérence pour les cellules dendritiques et elles attirent les cellules T naïves vers les cellules dendritiques. Les FRCs forment des petits canaux (ou conduits) qui permettent le transport rapide d'antigènes solubles ou de cytokines vers la zone T. Nous avons caractérisé les FRCs par cytométrie en flux, immunofluorescence et par PCR en temps réel et nous avons démontré que les FRCs sont un type unique de rnyofibroblastes qui produisent un facteur de survie des cellules T, l'Interleukine-7. Il a été démontré que cette fonction est cruciale afin d'augmenter la taille et la diversité du répertoire de cellules T, et ainsi, maintenir l'immunocompétence. Comme nous avons observé que certaines cellules dendritiques expriment également le récepteur de l'IL-7, nous avons testé une fonction similaire dans leur survie. Étonnamment, nous n'avons pas trouvé de rôle pour l'IL-7 dans leur survie, mais dans leur développement. L'analyse des précurseurs hématopoïétiques a suggéré qu'une fraction des cellules dendritiques se développe à partir des précurseurs dépendants de l'IL-7, qui sont probablement partagés avec les lymphocytes. Au cours de l'induction d'une réponse immunitaire, l'homéostasie du ganglion lymphatique est considérablement modifiée. En effet, sa taille augmente considérablement afin d'accueillir un plus grand nombre de lymphocytes. Nous décrivons ici que cet élargissement de la zone T est accompagné par l'activation et 1a prolifération des FRCs, préservant l'architecture et la fonction de la zone T. Cette expansion du réseau des FRCs est régie par des évènements à la fois dépendants et indépendants de l'antigène. Cela montre l'incroyable plasticité de cet organe qui permet l'expansion clonale des lymphocytes T spécifiques.

Inflammasome activators induce interleukin-1α secretion via distinct pathways with differential requirement for the protease function of caspase-1.

Through their capacity to sense danger signals and to generate active interleukin-1β (IL-1β), inflammasomes occupy a central role in the inflammatory response. In contrast to IL-1β, little is known about how IL-1α is regulated. We found that all inflammasome activators also induced the secretion of IL-1α, leading to the cosecretion of both IL-1 cytokines. Depending on the type of inflammasome activator, release of IL-1α was inflammasome dependent or independent. Calcium influx induced by the opening of cation channels was sufficient for the inflammasome-independent IL-1α secretion. In both cases, IL-1α was released primarily in a processed form, resulting from intracellular cleavage by calpain-like proteases. Inflammasome-caspase-1-dependent release of IL-1α and IL-1β was independent of caspase-1 catalytic activity, defining a mode of action for caspase-1. Because inflammasomes contribute to the pathology of numerous chronic inflammatory diseases such as gout and diabetes, IL-1α antagonists may be beneficial in the treatment of these disorders.

Severe hyperlipidemia causes impaired renin-angiotensin system function in apolipoprotein E deficient mice.

Dyslipidemia is a known risk factor for cardiovascular diseases and may associate with renal injury. Using mouse models with various degrees of hypercholesterolemia and hypertryliceridemia, we investigated the effects of lipids on the renin-angiotensin system (RAS). ApoE-/- mice were fed either a high fat diet (HF-ApoE-/-; mice developed hypertriglyceridemia and severe hypercholesterolemia) or regular chow (R-ApoE(-/-); mice developed less severe hypercholesterolemia only). Renal histopathology in the HF-ApoE-/- revealed massive lipid accumulation especially at the glomerular vascular pole. In these mice plasma renin concentration was significantly reduced (489+/-111 ng/(ml h) versus 1023+/-90 ng/(ml h) in R-ApoE-/- mice) and blood pressure was consequently significantly lower than in R-ApoE-/- (104+/-2 mmHg versus 115+/-2 mmHg, respectively). A model of renin-dependent renovascular hypertension (two-kidney, one clip) was generated and HF-ApoE-/- mice proved unable to increase renin secretion, and blood pressure, in response to diminished renal perfusion as compared to regular chow fed mice (665+/-90 ng/(ml h) versus 2393+/-372 ng/(ml h), respectively and 106+/-3 mmHg versus 140+/-2 mmHg, respectively). Hypertriglyceridemia and severe hypercholesterolemia are associated with renal lipid deposition and impaired renin secretion in ApoE-/- mice exposed to high fat diet. These observations further characterize the phenotype of this widely used mouse model and provide a rationale for the use of these mice to study lipid induced organ damage.

Reverse transcriptase-dependent and -independent phases of infection with mouse mammary tumor virus: implications for superantigen function.

Mouse mammary tumor virus (MMTV) encodes a superantigen (SAg) that promotes stable infection and virus transmission. Upon subcutaneous MMTV injection, infected B cells present SAg to SAg-reactive T cells leading to a strong local immune response in the draining lymph node (LN) that peaks after 6 d. We have used the reverse transcriptase inhibitor 3'-azido-3'-deoxythymidine (AZT) to dissect in more detail the mechanism of SAg-dependent enhancement of MMTV infection in this system. Our data show that no detectable B or T cell response to SAg occurs in AZT pretreated mice. However, if AZT treatment is delayed 1-2 d after MMTV injection, a normal SAg-dependent local immune response is observed on day 6. Quantitation of viral DNA in draining LN of these infected mice indicates that a 4,000-fold increase in the absolute numbers of infected cells occurs between days 2 and 6 despite the presence of AZT. Furthermore MMTV DNA was found preferentially in surface IgG+ B cells of infected mice and was not detectable in SAg-reactive T cells. Collectively our data suggest that MMTV infection occurs preferentially in B cells without SAg involvement and is completed 1-2 d after virus challenge. Subsequent amplification of MMTV infection between days 2 and 6 requires SAg expression and occurs in the absence of any further requirement for reverse transcription. We therefore conclude that clonal expansion of infected B cells via cognate interaction with SAg-reactive T cells is the predominant mechanism for increasing the level of MMTV infection. Since infected B cells display a memory (surface IgG+) phenotype, both clonal expansion and possibly longevity of the virus carrier cells may contribute to stable MMTV infection.

Characterization of the role of AKAP-Lbc/p38 complex in the hypertrophic response of the heart

In response to chronic stress the heart undergoes an adverse remodeling process associated with cardiomyocyte hypertrophy, increased cellular apoptosis and fibrosis, which ultimately causes cardiac dysfunction and heart failure. Increasing evidence suggest the role of scaffolding and anchoring proteins in coordinating different signaling pathways that mediate the hypertrophic response of the heart. In this context, the family of Α-kinase anchoring proteins (AKAPs) emerged as important regulators of the cardiac function. During my thesis work I have conducted two independent projects, both of them aiming at elucidating the role of AKAPs in the heart. It has been shown that AKAP-Lbc, an anchoring protein that possesses an intrinsic Rho- specific exchange factor activity, organizes a signaling complex that links AKAP-Lbc- dependent activation of RhoA with the mitogen activated protein kinase (MAPK) p38. The first aim of my thesis was to study the role of this novel transduction pathway in the context of cardiac hypertrophy. Here we show that transgenic mice overexpressing in cardiomyocytes a competitor fragment of AKAP-Lbc, which specifically disrupts endogenous AKAP-Lbc / p38 complexes, developed early dilated cardiomyopathy in response to two weeks of transverse aortic constriction (TAC) as compared to controls. Interestingly, inhibition of the AKAP-Lbc / p38 transduction pathway significantly reduced the hypertrophic growth of single cardiomyocytes induced by pressure overload. Therefore, it appears that the AKAP- Lbc / p38 complex is crucially involved in the regulation of stress-induced cardiomyocyte hypertrophy and that disruption of this signaling pathway is detrimental for the heart under conditions of sustained hemodynamic stress. Secondly, in order to identify new AKAPs involved in the regulation of cardiac function, we followed a proteomic approach which allowed us to characterize AKAP2 as a major AKAP in the heart. Importantly, here we show that AKAP2 interacts with several proteins known to be involved in the control of gene transcription, such as the nuclear receptor coactivator 3 (NCoA3) or the ATP-dependent SWI/SNF chromatin remodeling complex. Thus, we propose AKAP2 as a novel mediator of cardiac gene expression through its interaction with these transcriptional regulators.

Sensing, uptake and response to c4-dicarboxylic acids in pseudomonas aeruginosa pao1

C4-dicarboxylates are one of the preferred carbon and energy sources for the growth of P. aeruginosa, a ubiquitous and metabolically versatile bacterium. However, despite their importance, C4-dicarboxylates sensing and uptake systems were poorly understood in P. aeruginosa and only little information was available in the literature. In our work, the C4-dicarboxylate transport (Dct) system in P. aeruginosa was found to be composed of a novel two-component system, called DctB/DctD, regulating together with the sigma factor RpoN the expression of two newly identified C4-dicarboxylate transporters: DctA and DctPQM. Inactivation of the dct A, dctB or dctD gene caused a growth defect of the strain in minimal media supplemented with succinate, fumarate or malate, indicating their major role in Dct. However, residual growth of the dctA mutant in these media suggested the presence of redundant C4-dicarboxylate transporter(s). Tn5 insertion mutagenesis of the kdctA mutant, combined with a screening for growth on succinate, led to the identification of a second Dct system, the DctPQM transporter, belonging to the tripartite ATP-independent periplasmic (TRAP) family of carriers. AdctAAdctPQM double mutant showed no growth on malate and fumarate albeit residual growth on succinate suggested that additional transporters for succinate are present. Competition experiments demonstrated that the DctPQM carrier was more efficient than the DctA carrier for the utilization of succinate at μΜ concentrations, whereas DctA was the major transporter at mM concentrations. For the first time, high- and low-affinity uptake systems for succinate (DctA and DctPQM) are reported to function co-ordinately to transport C4- dicarboxylates. Most probably, the presence of redundant uptake systems contributes to the versatility of this bacterium. Next, the regulation of the Dct system was investigated. While performing a parallel study about the carbon catabolite repression (CCR) phenomenon in P. aeruginosa, a link between the CCR cascade (CbrAB/CrcZ/Crc) and the Dct system was observed. Crc is a translational repressor acting when preferred carbon sources (like C4-dicarboxylates) are present. CrcZ is a small RNA acting as a functional antagonist of Crc and induced by the CbrA/CbrB two-component system when non preferred carbon sources (like mannitol) are utilized. Novel targets of the CbrAB/CrcZ/Crc system in P. aeruginosa were identified using transcriptome analysis; among them dctA and dctPQM were detected. CCR is regulating the dct transporter genes expression depending on the succinate concentrations in the medium of growth; this modulation of CCR is possible because, at the same time, succinate concentrations tune CCR. In a medium containing high succinate concentrations, CrcZ levels were low and therefore Crc inhibited the translation of mRNA targets. Whereas in a medium containing low succinate concentrations, the subsequent increase of CrcZ levels sequestered Crc, inhibiting its activity. This model shows for the first time that CCR possesses a feedback-based circuitry, a very important type of regulatory loop that confers the best adaptive response under changing environmental conditions. The expression of the dct transporter genes is also found to be regulated by the RNA chaperone protein Hfq. Hfq has the same post-transcriptional effect than Crc at high concentration of succinate, i.e. inhibiting dctP and dctR and indirectly favouring dctA expression. Moreover, an additional indirect positive regulation of dctP expression by Hfq was found. Finally, a metabolome approach was performed to investigate the internal signals modulating CCR via induction of CbrA activity in P. aeruginosa PAOl and P. putida KT2442. The results of the analysis are currently under study in the laboratory. - Les acides C4-dicarboxyliques font partie des sources de carbone et d'énergie préférés de P. aeruginosa, une bactérie versatile et ubiquitaire. Néanmoins, malgré leur importance, comment la présence des acides C4-dicarboxyliques dans le milieu est sentie par la bactérie et comment ils sont transportés dans la cellule chez P. aeruginosa n'étaient pas connus. De plus, peu d'informations sur ces procédés ont été répertoriées dans la littérature. Grace à notre travail, le système de transport des acides C4-dicarboxyliques (Dct) chez P. aeruginosa a pu être caractérisé. En effet, il est composé d'un nouveau système à deux composants, nommé DctB/DctD, qui régule, en combinaison avec le facteur sigma alternatif RpoN, l'expression des deux nouveaux transporteurs des acides C4-dicarboxyliques: DctA et DctPQM. L'inactivation des gènes dctA, dctB or dctD cause un défaut de croissance des souches mutantes dans un milieu minimum contenant du succinate, fumarate ou malate; confirmation de leur rôle dans le Dct. Cependant, une croissance résiduelle du mutant dctA dans ces milieux suggérerait une redondance des transporteurs d'acides Grdicarboxyliques. Une expérience de mutagenèse dans la souche AdctA, utilisant le transposon Tn5, combiné avec un criblage génétique sur la croissance dans le succinate, nous a permis d'identifier le deuxième transporteur DctPQM. DctPQM appartient à la famille des transporteurs TRAP (tripartite ATP-independent periplasmic). Un double mutant AdctAAdctPQM ne pousse pas dans du malate ou fumarate mais par contre présente une croissance résiduelle dans le succinate suggérant l'existence de transporteurs supplémentaires pour le succinate. En réalisant des expériences de compétitions nous avons démontré que le transporteur DctPQM est plus efficace que le transporteur DctA pour l'utilisation de succinate à une concentration de l'ordre du μΜ. Par contre, DctA est le transporteur le plus important pour une concentration de succinate de l'ordre du raM. Pour la première fois, deux systèmes de transport, un avec une forte- et un avec une faible-affinité (DctA et DctPQM) pour le succinate, sont coordonnés dans leur activité de transport des acides C4- dicarboxyliques, probablement contribuant à la versatilité de la bactérie. Ensuite, nous avons étudié la régulation du system Dct. En effectuant, en parallèle, une étude sur le phénomène de la répression catabolique (RC) chez P. aeruginosa, un lien entre la RC et le système Dct a été observé. La cascade des régulateurs formant la RC est composée de CbrA/CbrB, CrcZ et Crc. Crc est un répresseur traductionnel qui agit quand des sources de carbone préférées (comme les acides C4-dicarboxyliques) sont présentes dans le milieu. CrcZ est un petit ARN non-codant qui agit comme antagoniste de Crc. L'expression de CrcZ est induite par le système à deux composants CbrA/CbrB lorsque une source de carbone non-préférée est utilisée (comme le mannitol). Des nouvelles cibles du système CbrAB/CrcZ/Crc chez P. aeruginosa ont été identifiées grâce à une analyse du transcriptome des souches mutantes des régulateurs de la cascade. Parmi les cibles identifiées, les gènes dctA et dctPQM étaient présents. La RC régule l'expression des transporteurs dct en fonction de la concentration de succinate dans le milieu de croissance. Cette régulation est possible parce que, en même temps, les acides C4- dicarboxyliques régulent la RC. Dans un milieu contenant une grande concentration du succinate, le niveau d'expression de CrcZ est faible, donc Crc peut inhiber l'expression de ces ARN messagers cibles. Par contre, dans un milieu avec une faible concentration de succinate, l'augmentation de l'expression de CrcZ titre Crc et inhibe son activité. Ce modèle de régulation rétroactive est très important pour le phénomène de la RC, parce qu'il permet à la bactérie d'accorder une meilleure réponse à un changement environnemental. L'expression des gènes codant pour les transporteurs dct sont aussi régulés par la protéine chaperonne d'ARN Hfq. Hfq semble avoir le même effet traductionnelle que Crc, lorsqu'il y a une forte concentration de succinate. Nous avons ainsi observé une régulation négative de l'expression du gène dct Ρ et dctR, qui code pour un répresseur de la transcription de dctA. Nous avons aussi observé une régulation positive de la transcription de dctP par Hfq, probablement de façon indirecte. Enfin, une analyse du metabolome a était utilisée pour chercher les signaux internes modulant la RC et, en particulier, l'activité de la protéine senseur CbrA chez P. aeruginosa PAOl et P. putida KT2442. Les résultats de l'analyse sont en cours d'étude dans le laboratoire.

A novel family of dehydrin-like proteins is involved in stress response in the human fungal pathogen Aspergillus fumigatus.

 During a search for genes controlling conidial dormancy in Aspergillus fumigatus, two dehydrin-like genes, DprA and DprB, were identified. The deduced proteins had repeated stretches of 23 amino acids that contained a conserved dehydrin-like protein (DPR) motif. Disrupted DprAΔ mutants were hypersensitive to oxidative stress and to phagocytic killing, whereas DprBΔ mutants were impaired in osmotic and pH stress responses. However, no effect was observed on their pathogenicity in our experimental models of invasive aspergillosis. Molecular dissection of the signaling pathways acting upstream showed that expression of DprA was dependent on the stress-activated kinase SakA and the cyclic AMP-protein kinase A (cAMP-PKA) pathways, which activate the bZIP transcription factor AtfA, while expression of DprB was dependent on the SakA mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway, and the zinc finger transcription factor PacC. Fluorescent protein fusions showed that both proteins were associated with peroxisomes and the cytosol. Accordingly, DprA and DprB were important for peroxisome function. Our findings reveal a novel family of stress-protective proteins in A. fumigatus and, potentially, in filamentous ascomycetes.