Evolutionary history of almond tree domestication in the Mediterranean basin.

Genetic diversity of contemporary domesticated species is shaped by both natural and human-driven processes. However, until now, little is known about how domestication has imprinted the variation of fruit tree species. In this study, we reconstruct the recent evolutionary history of the domesticated almond tree, Prunus dulcis, around the Mediterranean basin, using a combination of nuclear and chloroplast microsatellites [i.e. simple sequence repeat (SSRs)] to investigate patterns of genetic diversity. Whereas conservative chloroplast SSRs show a widespread haplotype and rare locally distributed variants, nuclear SSRs show a pattern of isolation by distance with clines of diversity from the East to the West of the Mediterranean basin, while Bayesian genetic clustering reveals a substantial longitudinal genetic structure. Both kinds of markers thus support a single domestication event, in the eastern side of the Mediterranean basin. In addition, model-based estimation of the timing of genetic divergence among those clusters is estimated sometime during the Holocene, a result that is compatible with human-mediated dispersal of almond tree out of its centre of origin. Still, the detection of region-specific alleles suggests that gene flow from relictual wild preglacial populations (in North Africa) or from wild counterparts (in the Near East) could account for a fraction of the diversity observed.

On the cellular site of two-pore channel TPC1 action in the Poaceae.

The slow vacuolar (SV) channel has been characterized in different dicots by patch-clamp recordings. This channel represents the major cation conductance of the largest organelle in most plant cells. Studies with the tpc1-2 mutant of the model dicot plant Arabidopsis thaliana identified the SV channel as the product of the TPC1 gene. By contrast, research on rice and wheat TPC1 suggested that the monocot gene encodes a plasma membrane calcium-permeable channel. To explore the site of action of grass TPC1 channels, we expressed OsTPC1 from rice (Oryza sativa) and TaTPC1 from wheat (Triticum aestivum) in the background of the Arabidopsis tpc1-2 mutant. Cross-species tpc1 complementation and patch-clamping of vacuoles using Arabidopsis and rice tpc1 null mutants documented that both monocot TPC1 genes were capable of rescuing the SV channel deficit. Vacuoles from wild-type rice but not the tpc1 loss-of-function mutant harbor SV channels exhibiting the hallmark properties of dicot TPC1/SV channels. When expressed in human embryonic kidney (HEK293) cells OsTPC1 was targeted to Lysotracker-Red-positive organelles. The finding that the rice TPC1, just like those from the model plant Arabidopsis and even animal cells, is localized and active in lyso-vacuolar membranes associates this cation channel species with endomembrane function.

The role of Toll-like Receptor (TLR) 9 in the development of a T-helper (Th)1/Th2 response in the murine model of infection with " Leishmania major "

1.1 SUMMARY The role of the non-specific innate immune system is as important as the elaboration of the adaptive immune system in the initiation of an immune response to pathogens. The role of the Toll-like receptors (TLRs) in the innate immune response to virus and bacterial pathogens is widely recognised, however, little is known about the role of TLRs in host defence against eukaryotic pathogens. Immunologic investigations on the marine model of infection with Leishmania major (L. major) have correlated the outcome of the disease with expansion of different subsets of CD4+ cells, designated Th1 and Th2. The resistance of C57BL/6, CBA and C3H/He mice is linked with an IL-12 driven Th1 response. In BALB/c mice the susceptibility correlates with an IL-4 driven Th2 response. The initial event promoting the development of a Th1 or Th2 response still remains elusive. Recently, the contribution of the TLR signalling pathway in the innate and acquired immune response to infection with the intracellular protozoan parasite L. major has been demonstrated. Thus, the purpose of this study is to determine whether TLRs may play a role in influencing the outcome of the infection by directing the development of a Th1 or a Th2 response during infection with L, major parasites, in resistant C57BL/6 and susceptible BALB/c mice, respectively. We demonstrated that MyD88, the major TLR adaptor molecule is necessary for C57BL/6 to develop a resistant Th1 response following L. major infection. Our data show the essential role of MyD88 in the establishment of a protective Th1 response. We subsequently aimed to determine which TLRs may be involved in the protective response. Since TLR2 and TLR4 have shown to have a potential role for Leishmania recognition, we analysed the course of infection in TLR2 and TLR4 deficient mice on a C57BL/6 resistant background following L. major infection. Our results clearly demonstrate that TLR2 or TLR4 aze dispensable to control the outcome of the disease as the TLR2 and TLR4 knockout mice developed a protective Th1 response. With the aim of determining a potential TLR candidate important in the initiation of the Thl response, we assessed the mRNA expression of different TLRs (TLR1 to TLR9) using quantitative real-time RT-PCR at different time points during the first week of infection. The results clearly showed an upregulation of TLR7 and TLR9 mRNA expression during the early phase of infection in resistant C57BL/6 mice but not in susceptible BALB/c mice. To provide in vivo evidence for the role for, these TLRs in the outcome of cutaneous leishmaniasis, studies using TLR7 and TLR9 deficient mice on a resistant C57BL/6 background were performed. The TLR7 deficient mice developed a resistance phenotype that was comparable with C57BL/6 wild type mice. Thus, the presence of TLR7 is not indispensable for the development of a Th1 response and resistance to infection. On the contrary, TLR9 deficient mice on the C57BL/6 resistant background showed high variability in the outcome of the disease. Although some mice behave as resistant C57BL/6 mice, half of them developed high lesion following infection and showed a decrease in IFN-γ production and an increase in IL-4 as compared to wild type mice. These results suggest that TLR9 may be involved in the control of infection. To test the hypothesis that regulatory T cells (Treg) are playing a role in the high variability in the disease outcome in TLR9 deficient mice, depletion of CD4+CD25+ T cells with a specific antibody three days before infection with L. major were performed Interestingly, these treated mice developed large lesions, low IL-4 and decreased IFN-γ producion when compared to untreated mice. A better understanding of the mechanism by which Treg cells influence the outcome of the disease in TLR9 deficient mice following L. major infection is currently under investigation. Altogether, this study demonstrates the importance of TLR9 in the induction of a protective T'h1 response, a process that is involved in the resolution of the lesion induced by L. major infection. 1.2 RÉSUMÉ Le rôle de la réponse immunitaire innée a longtemps été négligé quant à l'impact qu'elle pourrait avoir dans l'initiation d'une réponse immune adaptative efficace dirigée contre un pathogène. Si l'importance des récepteurs Toll-like (TLR) du système inné dans la reconnaissance des virus et bactéries a été démontrée, son rôle dans la défense contre les pathogènes eucaryotes reste encore très élusif. Récemment, il a été montré que les voies de signalisation provenant de l'activation des TLRs pouvaient initier la réponse immunitaire innée et adaptative après une infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans un modèle marin d'infection avec L. major alors que la plupart des souches de souris telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1) induite par IL-12, peu de souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse Th2 induite par IL-4. La différentiation Th1/Th2 est un événement qui prend place de manière définitive lors de la première semaine après infection. Les événements précoces promouvant le développement d'une réponse Th1 ou Th2 n'étant pas connus, l'objectif de ce travail a été de démontrer un rôle des TLRs dans l'initiation d'une réponse immune innée et adaptative suite à l'infection par L. major. Nous avons démontré que MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, est nécessaire pour que les souris résistantes C57BL/6 développent une réponse Th1 protectrice. L'importance du rôle de TLR2 et TLR4 dans la reconnaissance du parasite Leishmania ayant été démontrée, nous avons privilégié l'analyse de la réponse immunitaire suite à une infection in vivo de souris déficiente en TLR2 ou TLR4 sur un fond génétique résistant. Les résultats obtenus montrent que la présence de ces récepteurs n'est pas indispensable pour le contrôle de l'infection et la polarisation d'une réponse Th1 caractéristique de la résistance à L. major. Cependant d'autres TLRs peuvent aussi activer la voie de signalisation MyD88 dépendante. L'expression de l'ARNm des différents TLRs dans les ganglions drainant de souris sensibles et résistantes pendant la première semaine d'infection a été déterminée par PCR quantitative en temps réel. Les résultats obtenus montrent que l'ARNm de TLR7 et TLR9 était régulé positivement suite à l'infection par L. major chez les souris résistantes C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était détectable chez les souris sensibles BALB/c. Le rôle des récepteurs TLR7 et TLR9 a donc été évalué par l'infection par L. major des souris déficientes en TLR7 et TLR9 sur fond génétique C57BL/6. Nos résultats ont clairement démontré que les souris déficientes en TLR7 montrent une réponse immunitaire identique à celle des souris résistantes C57BL/6, signifiant que TLR7 n'est pas indispensable au développement d'une Th1 ainsi qu'au contrôle de la parasitémie. Paz contre, les souris déficientes en TLR9 sur un fond génétique résistant ont montré une grande variabilité dans la réponse à l'infection. En effet, la moitié des souris deviennent sensibles à l'infection, ceci étant associé à une diminution dans la production d'IFN-γ et à une augmentation de la production d'IL-4. Ces résultats suggèrent que TLR9 est impliqué dans le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Cependant les résultats avec les souris déficientes en TLR9 montrant une grande hétérogénéité et une balance Th1/Th2 instable, nous avons émis l'hypothèse que les cellules T régulatrices pouvaient être impliquées dans ce phénomène. Nous avons effectivement constaté qu'après déplétion des cellules CD4+CD25+, les souris déficientes en TLR9 développent des lésions aussi grandes que les souris BALB/c après infection par L. major. Cependant le nombre de parasites reste le même que chez les souris C57BL/6. De plus la production d'IL-4 ainsi que celle d'IFN-γ reste extrêment bas. Les mécanismes régulateurs impliqués dans ce processus sont en cours d'analyse. Ce travail met en évidence l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. 1.3 RESUME POUR UN LARGE PUBLIC La leishmaniose est une maladie parasitaire répandue dans le monde entier et touchant plus de 88 pays. L'incidence mondiale de la leishmaniose cutanée et de 1 à 1,5 million de nouveaux cas par année. Plus de 12 millions de personnes sont affectées par la maladie et 350 millions de personnes sont une population à risque. Un modèle marin d'infection avec Leishmania major (L. major) a été établi qui reproduit plusieurs tableaux cliniques observés dans le cas de la leishmaniose cutanée chez l'homme. L'analyse de la réponse immunitaire dans les souris infectées par L. major a permis de distinguer deux groupes : les souris de la plupart des souches telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1), alors que quelques souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse de type Th2. La réponse immune adaptative dans le modèle d'infection avec L. major à été largement étudiée. Cependant, les événements précoces déterminants pour le développement d'une réponse Th1 ou Th2 restent encore très flous. Récemment, plusieurs publications ont montré que les récepteurs Toll-like (TLR) peuvent contribuer à l'initiation de la réponse immunitaire lors d'une infection avec le parasite intracellulaire L. major. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le rôle de MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, dans la réponse immune suite à une infection avec L. major. En l'absence de MyD88, les souris normalement résistantes à l'infection avec L. major deviennent sensibles et développent des lésions importantes. Ces souris ne sont plus capables de développer une réponse Thl, normalement caractéristique de leur phénotype résistant. Nous avons ensuite tenté de comprendre quels TLRs, plus précisément, pouvait être impliqué dans ce processus. Malgré quelques évidences démontrant que TLR2 et TLR4 pouvaient avoir un rôle important dans l'initiation d'une réponse immunitaire adaptative à Leishmania, nous avons montré que, in vivo après infection avec L. major, la déficience d'un de ces récepteurs n'était pas suffisante à faire basculer la réponse immunitaire. Les souris C57BL/6 déficient en TLR2 ou TLR4 peuvent parfaitement contrôler l'évolution de la maladie. De plus, ces souris, malgré l'absence de TLR2 ou TLR4, sont capables de monter une parfaite réponse Thl. Etant donné que TLR2 et TLR4 n'étaient pas essentiels pour la résistance à la maladie, nous avons analysé les TLRs, parmi les 12 décrits qui pouvaient être indispensables au développement d'une réponse de type Th1 associée à la résistance à l'infection par Leishmania. Nos expériences ont montré que l'expression de l'ARN messager (ARNm) de TLR7 et TLR9 était modulée suite à l'infection par L. major chez la souris résistante C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était visible chez les souris sensible BALB/c. Pensant que ces TLRs pourraient jouer un rôle dans la réponse immunitaire au parasite, nous avons étudié l'évolution de l'infection dans les souris déficientes en TLR7 et TLR9. Nos résultats ont clairement démontré que TLR7 n'était pas indispensable à la résistance au parasite alors que l'absence de TLR9 avait des conséquences radicales sur le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Ce travail révèle ainsi l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. Il est a noté que nos résultats sont en accord avec le fait que les motifs CpG, qui sont des immunostimulateurs interagissant avec le TLR9, ont une activité adjuvante importante dans la préparation de vaccins contre la leishmaniose. Une meilleure compréhension des mécanismes immunologiques impliquant le TLR9 dans la reconnaissance du parasite est alors indispensable pour le développement de vaccins thérapeutiques efficaces.

Critical role for the lactate transporter, monocarboxylate transporter 1 (mct1), in the regeneration of peripheral nerves

Axons, and particularly regenerating axons, have high metabolic needs in order to maintain critical functions such as axon transport and membrane depolarization. Though some of the required energy likely comes form extracellular glucose and ATP generated in the soma, we and others hypothesize that some of the energy may be supplied by lactate. Unlike glucose that requires glycolytic enzymes to produce pyruvate, lactate can be converted directly to pyruvate by lactate dehydrogenase and transported into mitochondria for oxidative metabolism. In order to be transported into or out of cells, lactate requires specific monocarboxylate transporters (MCTs), the most abundant of which is MCT1. If MCT1 and lactate are critical for nerve function and regeneration, we hypothesize that MCT1 heterozygote null mice, which appear phenotypically normal despite having approximately 40% MCT1 as compared to wildtype littermate mice, would have reduced capacity for repair following nerve injury. To investigate this, adult MCT1 heterozygote null mice or wild-type mice underwent unilateral sciatic nerve crush in the proximal thigh. We found that regeneration of the sciatic nerve, as measured by recovery of compound muscle action potentials (CMAP) in the lateral plantar muscles following proximal sciatic nerve stimulation, was delayed from a median of 21 days in wildtype mice to 38.5 days in MCT1 heterozygote mice. In fact, half of the MCT1 heterozygote null mice had no recovery of CMAP by the endpoint of the study at 42 days, while all of the wild-type mice had recovered. In addition, the maximal amplitude of CMAP recovery in MCT1 heterozygote mull mice was reduced from a mean of 3 mV to 0.5 mV. As would be expected, the denervated gastrocnemius muscle of MCT1 heterozygote null mice remained atrophic at 42 days compared to wild-type mice. Our experiments show that lactate supplied through MCT1 is necessary for nerve regeneration. Experiments are underway to determine whether loss of MCT1 prevents nerve regrowth directly due to reduced energy supply to axons or indirectly by dysfunctional Schwann cells normally dependent on lactate supply through MCT1.

Role of ATH5 in the specification of retinal ganglion cells and expression and cell compartmentalization of EFEMP1, a protein associated with Malattia Leventinese

ABSTRACT : The development of the retina is a very complex process, occurring through the progressive restriction of cell fates, from pluripotent cell populations to complex tissues and organs. In all vertebrate species analyzed so far, retinal differentiation starts with the generation of retinal ganglion cells (RGC)s. One of the documented key essential events in the specification of RGCs is the expression of ATHS, an atonal homolog encoding a bHLH transcription factor. Despite the putative role of master regulator of RGC differentiation, the mechanism of integrating its functions into a coherent program underlying the production of this subclass of retinal neurons has not yet been elucidated. By using chromatin immunoprecipitation combined with microarray (ChIP-on-chip) we have screened for ATH5 direct targets in the developing chick retina at two consecutive periods: E3.5 (stage HH22) and E6 (stage HH30), covering the stages of progenitor proliferation, neuroepithelium patterning, RGC specification, cell cycle exit and early neuronal differentiation. In parallel, complementary analysis with Affymetrix expression microarrays was conducted. We compared RGCs versus retina to see if the targets correspond to genes preferentially expressed in RGCs. We also precociously overexpressed ATH5 in the retina of individual embryo, and contralateral retina vas used as a control. Our integrated approach allowed us to establish a compendium of ATH5-targets and enabled us to position ATH5 in the transcription network underlying neurogenesis in the retina. Malattia Leventinese (ML) is an autosomal, dominant retinal dystrophy characterized by extracellular, amorphous deposits known as drusen, between the retinal pigment epithelium (RPE) and Bruch's membrane. On the genetic level, it has been associated with a single missense mutation (R345W) in a widely expressed gene with unknown function called EFEMP1. We determined expression patterns of the EFEMP1 gene in normal and ML human retinas. Our data shown that the upregulation of EFEMP1 is not specific to ML eye, except for the region of the ciliary body. We also analyzed the cell compartmentalization of different versions of the protein (both wild type and mutant). Our studies indicate that both abnormal expression of the EFEMP1 gene and mutation and accumulation of EFEMP 1 protein (inside or outside the cells) might contribute to the ML pathology. Résumé : 1er partie : L'ontogenèse de la rétine est un processus complexe au cours duquel des cellules progénitrices sont engagée, par vagues successives, dans des lignées où elles vont d'abord être déterminées puis vont se différencier pour finalement construire un tissu rétinien composé de cinq classes de neurones (les photorécepteurs, les cellules horizontales, bipolaires, amacrines et ganglionnaires) et d'une seule de cellules gliales (les cellules de Muller). Chez tous les vertébrés, la neurogenèse rétinienne est d'abord marquée par la production des cellules ganglionnaires (RGCs). La production de cette classe de neurone est liée à l'expression du gène ATH5 qui est un homologue du gène atonal chez la Drosophile et qui code pour un facteur de transcription de la famille des protéines basic Helix-Loop-Helix (bHLH). Malgré le rôle central que joue ATH5 dans la production des RGCs, le mécanisme qui intègre la fonction de cette protéine dans le programme de détermination neuronale et ceci en relation avec le développement de la rétine n'est pas encore élucidé. Grâce à une technologie qui permet de combiner la sélection de fragments de chromatine liant ATH5 et la recherche de séquences grâce à des puces d'ADN non-codants (ChIP-on-chip), nous avons recherché des cibles potentielles de la protéine ATH5 dans la rétine en développement. Nous avons conduit cette recherche à deux stades de développement de manière à englober la phase de prolifération cellulaire, la détermination des RGCs, la sortie du cycle cellulaire ainsi que les premières étapes de la différentiation de ces neurones. Des expériences complémentaires nous ont permis de définir les patrons d'expression des gènes sélectionnés ainsi que l'activité promotrice des éléments de régulation identifiés lors de notre criblage. Ces approches expérimentales diverses et complémentaires nous ont permis de répertorier des gènes cibles de la protéine ATH5 et d'établir ainsi des liens fonctionnels entre des voies métaboliques dont nous ne soupçonnions pas jusqu'alors qu'elles puissent être associées à la production d'une classe de neurones centraux. 2ème partie : Malattia Leventinese (ML) est une maladie génétique qui engendre une dystrophie de la rétine. Elle se caractérise par l'accumulation de dépôt amorphe entre l'épithélium pigmentaire et la membrane de Bruch et connu sous le nom de drusen. Cette maladie est liée à une simple mutation non-sens (R345W) dans un gène dénommé EFEMP1 qui est exprimé dans de nombreux tissus mais dont la fonction reste mal définie. Une étude détaillée de l'expression de ce gène dans des rétines humaines a révélé une expression à un niveau élevé du gène EFEMP1 dans divers tissus de l'oeil ML mais également dans des yeux contrôles. Alors que l'accumulation d'ARN messager EFEMP1 dans les cellules de l'épithélium pigmentaire n'est pas spécifique à ML, l'expression de ce gène dans le corps cilié n'a été observée que dans l'oeil ML. Nous avons également comparé la sécrétion de la protéine sauvage avec celle porteuse de la mutation. En résumé, notre étude révèle que le niveau élevé d'expression du gène EFEMP1 ainsi que l'accumulation de la protéine dans certains compartiments cellulaires pourraient contribuer au développement de pathologies rétiniennes liées à ML.

The CNGCb and CNGCd genes from Physcomitrella patens moss encode for thermosensory calcium channels responding to fluidity changes in the plasma membrane.

Land plants need precise thermosensors to timely establish molecular defenses in anticipation of upcoming noxious heat waves. The plasma membrane-embedded cyclic nucleotide-gated Ca(2+) channels (CNGCs) can translate mild variations of membrane fluidity into an effective heat shock response, leading to the accumulation of heat shock proteins (HSP) that prevent heat damages in labile proteins and membranes. Here, we deleted by targeted mutagenesis the CNGCd gene in two Physcomitrella patens transgenic moss lines containing either the heat-inducible HSP-GUS reporter cassette or the constitutive UBI-Aequorin cassette. The stable CNGCd knockout mutation caused a hyper-thermosensitive moss phenotype, in which the heat-induced entry of apoplastic Ca(2+) and the cytosolic accumulation of GUS were triggered at lower temperatures than in wild type. The combined effects of an artificial membrane fluidizer and elevated temperatures suggested that the gene products of CNGCd and CNGCb are paralogous subunits of Ca(2+)channels acting as a sensitive proteolipid thermocouple. Depending on the rate of temperature increase, the duration and intensity of the heat priming preconditions, terrestrial plants may thus acquire an array of HSP-based thermotolerance mechanisms against upcoming, otherwise lethal, extreme heat waves.

Analyses of a novel SCN5A mutation (C1850S): conduction vs. repolarization disorder hypotheses in the Brugada syndrome.

AIMS: Brugada syndrome (BrS) is characterized by arrhythmias leading to sudden cardiac death. BrS is caused, in part, by mutations in the SCN5A gene, which encodes the sodium channel alpha-subunit Na(v)1.5. Here, we aimed to characterize the biophysical properties and consequences of a novel BrS SCN5A mutation. METHODS AND RESULTS: SCN5A was screened for mutations in a male patient with type-1 BrS pattern ECG. Wild-type (WT) and mutant Na(v)1.5 channels were expressed in HEK293 cells. Sodium currents (I(Na)) were analysed using the whole-cell patch-clamp technique at 37 degrees C. The electrophysiological effects of the mutation were simulated using the Luo-Rudy model, into which the transient outward current (I(to)) was incorporated. A new mutation (C1850S) was identified in the Na(v)1.5 C-terminal domain. In HEK293 cells, mutant I(Na) density was decreased by 62% at -20 mV. Inactivation of mutant I(Na) was accelerated in a voltage-dependent manner and the steady-state inactivation curve was shifted by 11.6 mV towards negative potentials. No change was observed regarding activation characteristics. Altogether, these biophysical alterations decreased the availability of I(Na). In the simulations, the I(to) density necessary to precipitate repolarization differed minimally between the two genotypes. In contrast, the mutation greatly affected conduction across a structural heterogeneity and precipitated conduction block. CONCLUSION: Our data confirm that mutations of the C-terminal domain of Na(v)1.5 alter the inactivation of the channel and support the notion that conduction alterations may play a significant role in the pathogenesis of BrS.

Pharmacological stimulation of edar signaling in the adult enhances sebaceous gland size and function.

Impaired ectodysplasin A (EDA) receptor (EDAR) signaling affects ectodermally derived structures including teeth, hair follicles, and cutaneous glands. The X-linked hypohidrotic ectodermal dysplasia (XLHED), resulting from EDA deficiency, can be rescued with lifelong benefits in animal models by stimulation of ectodermal appendage development with EDAR agonists. Treatments initiated later in the developmental period restore progressively fewer of the affected structures. It is unknown whether EDAR stimulation in adults with XLHED might have beneficial effects. In adult Eda mutant mice treated for several weeks with agonist anti-EDAR antibodies, we find that sebaceous gland size and function can be restored to wild-type levels. This effect is maintained upon chronic treatment but reverses slowly upon cessation of treatment. Sebaceous glands in all skin regions respond to treatment, although to varying degrees, and this is accompanied in both Eda mutant and wild-type mice by sebum secretion to levels higher than those observed in untreated controls. Edar is expressed at the periphery of the glands, suggesting a direct homeostatic effect of Edar stimulation on the sebaceous gland. Sebaceous gland size and sebum production may serve as biomarkers for EDAR stimulation, and EDAR agonists may improve skin dryness and eczema frequently observed in XLHED.

THE ROLE OF SPINDLES FOR SLEEP: MANIPULATING OSCILLATORY ACTIVITY IN THE THALAMOCORTICAL NETWORK

Modern urban lifestyle encourages the prolongation of wakefulness, leaving less and less time for sleep. Although the exact functions of sleep remain one of the biggest mysteries in neuroscience, the society is well aware of the negative consequences of sleep loss on human physical and mental health and performance. Enhancing sleep's recuperative functions might allow shortening sleep duration while preserving the beneficial effects of sleep. During sleep, brain activity oscillates across a continuum of frequencies. Individual oscillations have been suggested to underlie distinct functions for sleep and cognition. Gaining control about individual oscillations might allow boosting their specific functions. Sleep spindles are 11 - 15 Hz oscillations characteristic for light non-rapid-eye-movement sleep (NREMS) and have been proposed to play a role in memory consolidation and sleep protection against environmental stimuli. The reticular thalamic nucleus (nRt) has been identified as the major pacemaker of spindles. Intrinsic oscillatory burst discharge in nRt neurons, arising from the interplay of low-threshold (T-type) Ca2+ channels (T channels) and small conductance type 2 (SK2) K+ channels (SK2 channels), underlies this pacemaking function. In the present work we investigated the impact of altered nRt bursting on spindle generation during sleep by studying mutant mice for SK2 channels and for CaV3.3 channels, a subtype of T channels. Using in vitro electrophysiology I showed that nRt bursting was abolished in CaV3.3 knock out (CaV3.3 KO) mice. In contrast, in SK2 channel over-expressing (SK2-OE) nRt cells, intrinsic repetitive bursting was prolonged. Compared to wildtype (WT) littermates, altered nRt burst discharge lead to weakened thalamic network oscillations in vitro in CaV3.3 KO mice, while oscillatory activity was prolonged in SK2-OE mice. Sleep electroencephalographic recordings in CaV3.3 KO and SK2-OE mice revealed that reduced or potentiated nRt bursting respectively weakened or prolonged sleep spindle activity at the NREMS - REMS transition. Furthermore, SK2-OE mice showed more consolidated NREMS and increased arousal thresholds, two correlates of good sleep quality. This thesis work suggests that CaV3.3 and SK2 channels may be targeted in order to modulate sleep spindle activity. Furthermore, it proposes a novel function for spindles in NREMS consolidation. Finally, it provides evidence that sleep quality may be improved by promoting spindle activity, thereby supporting the hypothesis that sleep quality can be enhanced by modulating oscillatory activity in the brain. Le style de vie moderne favorise la prolongation de l'éveil, laissant de moins en moins de temps pour le sommeil. Même si le rôle exact du sommeil reste un des plus grands mystères des neurosciences, la société est bien consciente des conséquences négatives que provoque un manque de sommeil, à la fois sur le plan de la santé physique et mentale ainsi qu'au niveau des performances cognitives. Augmenter les fonctions récupératrices du sommeil pourrait permettre de raccourcir la durée du sommeil tout en en conservant les effets bénéfiques. Durant le sommeil, on observe des oscillations à travers un continuum de fréquences. Il a été proposé que chaque oscillation pourrait être à l'origine de fonctions spécifiques pour le sommeil et la cognition. Pouvoir de contrôler les oscillations individuelles permettrait d'augmenter leurs fonctions respectives. Les fuseaux sont des oscillations de 11 à 15 Hz caractéristiques du sommeil à ondes lentes léger et il a été suggéré qu'elles jouent un rôle majeur pour la consolidation de la mémoire ainsi que dans la protection du sommeil contre les stimuli environnementaux. Le nucleus réticulaire du thalamus (nRt) a été identifié en tant que générateur de rythme des fuseaux. Les bouffées oscillatoires intrinsèques des neurones du nRt, provenant de l'interaction de canaux calciques à bas seuil de type T (canaux T) et de canaux potassiques à faible conductance de type 2 (canaux SK2), sont à l'origine de la fonction de générateur de rythme. Dans ce travail, j'ai étudié l'impact de la modulation de bouffées de nRT sur la génération des fuseaux pendant le sommeil en investiguant des souris génétiquement modifiées pour les canaux SK2 et les canaux CaV3.3, un sous-type de canaux T. En utilisant l'électrophysiologie in vitro j'ai démontré que les bouffées du nRT étaient abolies dans les souris knock-out du type CaV3.3 (CaV3.3 KO). D'autre part, dans les cellules nRT sur-exprimant les canaux SK2 (SK2-OE), les bouffées oscillatoires intrinsèques étaient prolongées. Par rapport aux souris wild type, les souris CaV3.3 KO ont montré un affaiblissement des oscillations thalamiques en réponse à un changement des bouffées de nRT, alors que l'activité oscillatoire était prolongée dans les souris SK2-OE. Des enregistrements EEG du sommeil dans des souris de type CaV3.3 KO et SK2-OE ont révélé qu'une réduction ou augmentation des bouffées nRT ont respectivement affaibli ou prolongé l'activité des fuseaux durant les transitions du sommeil à ondes lentes au sommeil paradoxal. De plus, les souris SK2-OE ont montré des signes de consolidation du sommeil à ondes lentes et un seuil augmenté pour le réveil, deux mesures qui corrèlent avec une bonne qualité du sommeil. Le travail de cette thèse propose que les canaux CaV3.3 et SK2 pourrait être ciblés pour moduler l'activité des fuseaux. De plus, je propose une fonction nouvelle pour les fuseaux dans la consolidation du sommeil à ondes lentes. Finalement je suggère que la qualité du sommeil peut être améliorée en promouvant l'activité des fuseaux, soutenant ainsi l'idée que la qualité du sommeil peut être améliorée en modulant l'activité oscillatoire dans le cerveau.

Targeted Gene Deletion and In Vivo Analysis of Putative Virulence Gene Function in the Pathogenic Dermatophyte Arthroderma benhamiae.

Dermatophytes cause the majority of superficial mycoses in humans and animals. However, little is known about the pathogenicity of this specialized group of filamentous fungi, for which molecular research has been limited thus far. During experimental infection of guinea pigs by the human pathogenic dermatophyte Arthroderma benhamiae, we recently detected the activation of the fungal gene encoding malate synthase AcuE, a key enzyme of the glyoxylate cycle. By the establishment of the first genetic system for A. benhamiae, specific ΔacuE mutants were constructed in a wild-type strain and, in addition, in a derivative in which we inactivated the nonhomologous end-joining pathway by deletion of the A. benhamiae KU70 gene. The absence of AbenKU70 resulted in an increased frequency of the targeted insertion of linear DNA by homologous recombination, without notably altering the monitored in vitro growth abilities of the fungus or its virulence in a guinea pig infection model. Phenotypic analyses of ΔacuE mutants and complemented strains depicted that malate synthase is required for the growth of A. benhamiae on lipids, major constituents of the skin. However, mutant analysis did not reveal a pathogenic role of the A. benhamiae enzyme in guinea pig dermatophytosis or during epidermal invasion of the fungus in an in vitro model of reconstituted human epidermis. The presented efficient system for targeted genetic manipulation in A. benhamiae, paired with the analyzed infection models, will advance the functional characterization of putative virulence determinants in medically important dermatophytes.

Experimental evidence that adult antipredator behaviour is heritable and not influenced by behavioural copying in a wild bird.

Knowledge of the relative importance of genetics and behavioural copying is crucial to appraise the evolvability of behavioural consistencies. Yet, genetic and non-genetic factors are often deeply intertwined, and experiments are required to address this issue. We investigated the sources of variation of adult antipredator behaviour in the Alpine swift (Apus melba) by making use of long-term behavioural observations on parents and cross-fostered offspring. By applying an 'animal model' approach to observational data, we show that antipredator behaviour of adult Alpine swifts was significantly repeatable over lifetime (r = 0.273) and heritable (h(2) = 0.146). Regression models also show that antipredator behaviours differed between colonies and sexes (females were more tame), and varied with the hour and year of capture. By applying a parent-offspring regression approach to 59 offspring that were exchanged as eggs or hatchlings between pairs of nests, we demonstrate that offspring behaved like their biological parents rather than like their foster parents when they were adults themselves. Those findings provide strong evidence that antipredator behaviour of adult Alpine swifts is shaped by genetics and/or pre-hatching maternal effects taking place at conception but not by behavioural copying.

Survival response in the skin

Apoptosis is defined as a programmed cell death process operating in multicellular organisms in order to maintain proper homeostasis of tissues. Caspases are among the best characterized proteases to execute apoptosis although lately many studies have associated them with non-apoptotic functions. In the laboratory an antiapoptotic pathway relying on caspase-3 activation and RasGAP has been described in vitro. RasGAP bears two conserved caspase-3 cleavage sites. Under low stress conditions, RasGAP is first cleaved by low caspase-3 activity generating an N terminal fragment (fragment N) that induces a potent anti-apoptotic response mediated by the Ras/PI3K/Akt pathway. High levels of active caspase-3, associated with increased stress conditions, induce further cleavage of fragment N abrogating this anti-apoptotic response. In the present work I studied the functionality of fragment N-mediated protection in physiological conditions as well as the mechanism by which fragment N induces an anti-apoptotic response, with a focus on survivin, an inhibitor of apoptosis. During my work in the laboratory I found that mice lacking caspase-3 or unable to cleave RasGAP (KI mice) are deficient in Akt activation and more sensitive to apoptosis than wild-type mice in response to stress. This higher sensitivity to stress led to augmented tissue damage, highlighting the importance of this pathway in protection against low stress. In parallel I focused on the study of survivin expression in the skin in response to UV-B light and I found that survivin is induced in the cytoplasm of keratinocytes in response to stress where it may fulfill a cyto-protective role. However fragment N had no effect on survivin expression. In addition, cytoplasmic survivin was increased in keratinocytes exposed to UV-B light, whether RasGAP is cleaved (WT mice) or not (KI mice), indicating that survivin is not involved in fragment N mediated protection. Altogether these data indicate that fragment N is pivotal for cell protection against pathophysiologic damage and can encourage the development of therapies aimed to strengthen the resistance of cells against aggressive treatments. Importantly, this finding contributes to the characterization of how caspase-3 can be activated without inducing cell death, although further studies need to be conducted in order to completely characterize this pro-survival molecular mechanism.

A mutation causing pseudohypoaldosteronism type 1 identifies a conserved glycine that is involved in the gating of the epithelial sodium channel.

Pseudohypoaldosteronism type 1 (PHA-1) is an inherited disease characterized by severe neonatal salt-wasting and caused by mutations in subunits of the amiloride-sensitive epithelial sodium channel (ENaC). A missense mutation (G37S) of the human ENaC beta subunit that causes loss of ENaC function and PHA-1 replaces a glycine that is conserved in the N-terminus of all members of the ENaC gene family. We now report an investigation of the mechanism of channel inactivation by this mutation. Homologous mutations, introduced into alpha, beta or gamma subunits, all significantly reduce macroscopic sodium channel currents recorded in Xenopus laevis oocytes. Quantitative determination of the number of channel molecules present at the cell surface showed no significant differences in surface expression of mutant compared with wild-type channels. Single channel conductances and ion selectivities of the mutant channels were identical to that of wild-type. These results suggest that the decrease in macroscopic Na currents is due to a decrease in channel open probability (P(o)), suggesting that mutations of a conserved glycine in the N-terminus of ENaC subunits change ENaC channel gating, which would explain the disease pathophysiology. Single channel recordings of channels containing the mutant alpha subunit (alphaG95S) directly demonstrate a striking reduction in P(o). We propose that this mutation favors a gating mode characterized by short-open and long-closed times. We suggest that determination of the gating mode of ENaC is a key regulator of channel activity.

Respiratory effects of an exposure to grain dust among grain workers in the Vaud region (Switzerland)

Introduction: Bioaerosols such as grain dust (GD) elicit direct immunological reactions within the human respiratory system. Workplace-dependent exposure to GD may induce asthma, chronic bronchitis, and hypersensitivity pneumonitis. Aims: To assess the clinical impact of occupational exposure to GD and to determine quantitative biological markers of bioaerosol exposure in grain workers. Methods: This longitudinal study has been conducted from summer 2012 to summer 2013, comprising 6 groups of 30 active workers with different GD exposure patterns (4 groups of grain workers, 2 control groups). Two evaluations at high- and low-exposing seasons take place, during which an occupational and a medical history are questionnaire-assessed, lung function is evaluated by spirometry, airway inflammation is measured by exhaled nitric oxide (eNO) and specific blood IgG and IgE are titrated. Results: The preliminary results are those of 2 of the 4 exposed groups, (harvesters and mill workers), compared to the control groups, at first assessment (n=100). Mean age is 38.4 [years]; 98% are male. Exposed groups differ from controls (p<0.05) in daily contact with animals (57% vs. 40%) and active smoking (39% vs. 11%). Grain workers have more respiratory (50%), nasal (57%), ocular (45%) and dermatologic (36%) occupational symptoms than controls (6.4%, 19%, 16%, 6.4% respectively, p<0.05). Lower mean peak-expiratory-flow (PEF) values (96.1 ± 18.9 vs. 108.2 ± 17.4 [% of predicted], p<0.05) and eNO values (13.9 ± 9.6 vs. 20.5 ± 14.7 [ppm], p<0.05) are observed in the exposed groups. Conclusion: Preliminary results show a higher prevalence of clinical symptoms and a lower mean PEF value in the groups exposed to GD.