Selection on a eumelanic ornament is stronger in the tropics than in temperate zones in the worldwide-distributed barn owl.

Spatial variation in the pattern of natural selection can promote local adaptation and genetic differentiation between populations. Because heritable melanin-based ornaments can signal resistance to environmentally mediated elevation in glucocorticoids, to oxidative stress and parasites, populations may vary in the mean degree of melanic coloration if selection on these phenotypic aspects varies geographically. Within a population of Swiss barn owls (Tyto alba), the size of eumelanic spots is positively associated with survival, immunity and resistance to stress, but it is yet unknown whether Tyto species that face stressful environments evolved towards a darker eumelanic plumage. Because selection regimes vary along environmental gradients, we examined whether melanin-based traits vary clinally and are expressed to a larger extent in the tropics where parasites are more abundant than in temperate zones. To this end, we considered 39 barn owl species distributed worldwide. Barn owl species living in the tropics displayed larger eumelanic spots than those found in temperate zones. This was, however, verified in the northern hemisphere only. Parasites being particularly abundant in the tropics, they may promote the evolution of darker eumelanic ornaments.

Corticosterone regulates multiple colour traits in Lacerta [Zootoca] vivipara males.

Ornamental colours usually evolve as honest signals of quality, which is supported by the fact that they frequently depend on individual condition. It has generally been suggested that some, but not all types of ornamental colours are condition dependent, indicating that different evolutionary mechanisms underlie the evolution of multiple types of ornamental colours even when these are exhibited by the same species. Stress hormones, which negatively affect condition, have been shown to affect colour traits based on different pigments and structures, suggesting that they mediate condition dependence of multiple ornament types both among and within individuals. However, studies investigating effects of stress hormones on different ornament types within individuals are lacking, and thus, evidence for this hypothesis is scant. Here, we investigated whether corticosterone mediates condition dependence of multiple ornaments by manipulating corticosterone levels and body condition (via food availability) using a two-factorial design and by assessing their effect on multiple colour traits in male common lizards. Corticosterone negatively affected ventral melanin- and carotenoid-based coloration, whereas food availability did not affect coloration, despite its significant effect on body condition. The corticosterone effect on melanin- and carotenoid-based coloration demonstrates the condition dependence of both ornaments. Moreover, corticosterone affected ventral coloration and had no effect on the nonsexually selected dorsal coloration, showing specific effects of corticosterone on ornamental ventral colours. This suggests that corticosterone simultaneously mediates condition dependence of multiple colour traits and that it therefore accounts for covariation among them, which may influence their evolution via correlational selection.

SOURCE, FATE AND FUNCTION OF EARLY GLIAL CELLS EXPRESSING NKX2.1 IN MOUSE EMBRYONIC BRAINS

The brain tissue is made of neuronal and glial cells generated in the germinal layer bordering the ventricles. These cells divide, differentiate and migrate following specific pathways. The specification of GABAergic interneurons and glutamatergic neurons has been broadly studied but little is known about the origin, the fate and the function of early glial cells in the embryonic telencephalon. It has been commonly accepted since long that the glial cells and more particularly the astrocytes were generated after neurogenesis from the dorsal telencephalon. However, our work shows that, unlike what was previously thought, numerous glial cells (astroglia and polydendrocytes) are generated during neurogenesis in the early embryonic stages from E14.5 to E16.5, and originate from the ventral Nkx2.1-expressing precursors instead. NK2 homeobox 1 (Nkx2.1) is a member of the NK2 family of homeodomaincontaining transcription factors. The specification of the MGE precursors requires the expression of the Nkx2.1 homeobox gene. Moreover, Nkx2.1 is previously known to regulate the specification of GABAergic interneurons and early oligodendrocytes in the ventral telencephalon. Here, in my thesis work, I have discovered that, in addition, Nkx2.1 also regulates astroglia and polydendrocytes differentiation. The use of Nkx2.1 antibody and Nkx2.1 riboprobe have revealed the presence of numerous Nkx2.1-positive cells that express astroglial markers (like GLAST and GFAP) in the entire embryonic brain. Thus, to selectively fate map MGE-derived GABAergic interneurons and glia, we crossed Nkx2.1-Cre mice, Glast-Cre ERT+/- inducible mice and NG2-Cre mice with the Cre reporter Rosa26-lox-STOP-lox-YFP (Rosa26-YFP) mice. The precise origin of Nkx2.1-positive astroglia has been directly ascertained by combining glial immunostaining and focal electroporation of the pCAG-GS-EGFP plasmids into the subpallial domains of organotypic slices, as well as, by using in vitro neurosphere experiments and in utero electroporation of the pCAG-GS-tomato plasmid into the ventral pallium of E14.5 Nkx2.1-Cre+/Rosa-YFP+/- embryos. We have, thus, confirmed that the three germinal regions of the ventral telencephalon i.e. the MGE, the AEP/POA and the triangular septal nucleus are able to generate early astroglial cells. Moreover, immunohistochemistry for several astroglial cells and polydendrocyte markers, both in the Nkx2.1-/- and control embryos and in the neurospheres, has revealed a severe loss of both glial cell types in the Nkx2.1 mutants. We found that the loss of glia corresponded to a decrease of Nkx2.1-derived precursor division capacity and glial differentiation. There was a drastic decrease of BrdU+ dividing cells labeled for Nkx2.1 in the MGE*, the POA* and the septal nucleus* of Nkx2.1 mutants. In addition, we noticed that while some remaining Nkx2.1+ precursors still succeeded to give rise to post-mitotic neurons in vitro and in vivo in the Nkx2.1-/-, they completely lost the capacity to differentiate in astrocytes. Altogether, these observations indicate for the first time that the transcription factor Nkx2.1 regulates the proliferation and differentiation of precursors in three subpallial domains that generate early embryonic astroglia and polydendrocytes. Furthermore, in order to investigate the potential function of these early Nkx2.1- derived glia, we have performed multiple immunohistochemical stainings on Nkx2.1-/- and wild-type animals, and Nkx2.1-Cre mice that were crossed to Rosa-DTA+/- mice in which the highly toxic diphtheria toxin aided to selectively deplete a majority of the Nkx2.1-derived cells. Interestingly, in these two mutants, we observed a drastic and significant loss of GFAP+, GLAST+, NG2+ and S100ß+ astroglial cells at the telencephalic midline and in the medial cortical areas. This cells loss could be directly correlated with severe axonal guidance defects observed in the corpus callosum (CC), the hippocampal commissure (HIC), the fornix (F) and the anterior commissure (AC). Axonal guidance is a key step allowing neurons to form specific connections and to become organized in a functional network. The contribution of guidepost cells inside the CC and the AC in mediating the growth of commissural axons have until now been attributed to specialized midline guidepost astroglia. Previous published results in our group have unravelled that, during embryonic development, the CC is populated in addition to astroglia by numerous glutamatergic and GABAergic guidepost neurons that are essential for the correct midline crossing of callosal axons. Therefore, the relative contribution of individual neuronal or glial populations towards the guidance of commissural axons remains largely to be investigated to understand guidance mechanisms further. Thus, we crossed Nkx2.1-Cre mice with NSE-DTA+/- mice that express the diphtheria toxin only in neurons and allowed us to selectively deplete Nkx2.1-derived GABAergic neurons. Interestingly, in the Nkx2.1-/- mice, the CC midline was totally disorganized and the callosal axons partly lost their orientation, whereas in the Nkx2.1Cre+/Rosa-DTA+/- and the Nkx2.1Cre+/NSE-DTA+/- mice, the axonal organization of the CC was not affected. In the three types of mice, hippocampal axons of the fornix were not properly fasciculated and formed disoriented bundles through the septum. Additionally, the AC formation was completely absent in Nkx2.1-/- mice and the AC was divided into two/three separate paths in the Nkx2.1Cre+/Rosa-DTA+/- mice that project in wrong territories. On the other hand, the AC didn't form or was reduced to a relatively narrower tract in the Nkx2.1Cre+/NSE-DTA+/- mice as compared to wild-type AC. These results clearly indicate that midline Nkx2.1-derived cells play a major role in commissural axons pathfinding and that both Nkx2.1-derived guidepost neurons and glia are necessary elements for the correct development of these commissures. Furthermore, during our investigations on Nkx2.1-/- and Nkx2.1Cre+/Rosa-DTA+/- mice, we noticed similar and severe defects in the erythrocytes distribution and the blood vessels network morphology in the embryonic brain of both mutants. As the Cre-mediated recombination was never observed to occur in the blood vessels of Nkx2.1-Cre mice, we inferred that the vessels defects observed were due to the loss of Nkx2.1-derived cells and not to the cells autonomous effects of Nkx2.1 in regulating endothelial cell precursors. Thereafter, the respective contribution of individual Nkx2.1-regulated neuronal or glial populations in the blood vessels network building were studied with the use of transgenic mice strains. Indeed, the use of Nkx2.1Cre+/NSE-DTA+/- mice indicated that the Nkx2.1-derived neurons were not implicated in this process. Finally, to discriminate between the two Nkx2.1-derived glial cell populations, the GLAST+ astroglia and the NG2+ polydendrocytes, an NG2-Cre mouse strain crossed to the Rosa-DTA+/- mice was used. In that mutant, the blood vessel network and the erythrocytes distribution were similarly affected as observed in Nkx2.1Cre+/Rosa-DTA+/- animals. Therefore, this result indicates that most probably, the NG2+ polydendrocytes are involved in helping to build the vessels network in the brain. Taken altogether, these observations show that during brain development, Nkx2.1- derived embryonic glial cells act as guidepost cells on the guidance of axons as well as forming vessels. Both Nkx2.1-regulated guidepost GABAergic neurons and glia collaborate to guide growing commissural axons, while polydendrocytes are implicated in regulating brain angiogenesis. - Le tissu cérébral est composé de cellules neuronales et gliales générées dans les couches germinales qui bordent les ventricules. Ces cellules se divisent, se différencient et migrent selon des voies particulières. La spécification des interneurones GABAergiques et des neurones glutamatergiques a été largement étudiée, par contre, l'origine, le destin et la fonction des cellules gliales précoces du télencéphale embryonnaire restent peu élucidées. Depuis longtemps, il était communément accepté que les cellules gliales, et plus particulièrement les astrocytes, sont générés après la neurogénèse à partir du télencéphale dorsal. Toutefois, notre travail montre que de nombreuses cellules gliales sont générées à partir de précurseurs ventraux qui expriment le gène Nkx2.1, entre E14.5 et E16.5, c'est-à dire,à des stades embryonnaires très précoces. Le gène NK2 homéobox 1 (Nkx2.1) appartient à une famille de facteurs de transcription appelée NK2. Il s'agit de protéines qui contiennent un homéo-domaine. La spécification des précurseurs de la MGE requiert l'expression du gène homéobox Nkx2.1. De plus, la fonction du gène Nkx2.1 dans la régulation de la spécification des interneurones GABAergiques et des oligodendrocytes dans le télencéphale ventral était déjà connue. Au cours de mon travail de thèse, j'ai également mis en évidence que, Nkx2.1 régule aussi les étapes de prolifération et de différenciation de divers sous-types de cellules gliales soit de type astrocytes ou bien polydendrocytes. L'utilisation d'un anticorps contre la protéine Nkx2.1 ainsi qu'une sonde à ribonucléotides contre l'ARN messager du gène Nkx2.1 ont révélé la présence de nombreuses cellules positives pour Nkx2.1 qui exprimaient des marqueurs astrocytaires (comme GLAST et GFAP) dans le télencéphale embryonnaire. Afin de déterminer de manière sélective le sort des interneurones GABAergiques, des polydendrocytes et des astrocytes dérivés de la MGE, nous avons croisé soit des souris Nkx2.1-Cre, des souris Glast-Cre ERT+/- inductibles ou bien des souris NG2-Cre avec des souris Rosa26-lox-STOP-lox-YFP (Rosa26-YFP) Cre rapportrices. L'origine précise des astroglies positives pour Nkx2.1 a été directement établie en combinant une coloration immunologique pour les glies et une électroporation focale d'un plasmide pCAG-GS-EGFP dans les domaines subpalliaux de tranches organotypiques, puis également, par des cultures de neurosphères in vitro et des expériences d'électroporation in utero d'un plasmide pCAG-GS-tomato dans le pallium ventral d'embryons Nkx2.1-Cre+/Rosa- YFP+/- au stade E14.5. Nous avons donc confirmé que les trois régions germinales du télencéphale ventral, c'est-à-dire, la MGE, l'AEP/POA et le noyau triangulaire septal sont capables de générer des cellules astrogliales. D'autre part, l'immunohistochimie pour plusieurs marqueurs d'astrocytes ou de polydendrocytes, dans les embryons Nkx2.1-/- et contrôles ainsi que dans les neurosphères, a révélé une sévère perte de ces deux types gliaux chez les mutants. Nous avons trouvé que la perte de glies correspondait à une diminution de la capacité de division des précurseurs dérivés de Nkx2.1, ainsi que l'incapacité de ces précurseurs de se différencier en cellules gliales. Nous avons en effet observé une diminution importante des cellules BrdU+ en division exprimant Nkx2.1dans la MGE*, la POA* et le noyau septal* des mutants pour Nkx2.1. D'autre part, nous avons pu mettre en évidence aussi bien in vitro, qu'in vivo, que certains précurseurs Nkx2.1+ chez le mutant gardent la capacité à se différencier en neurones tandis qu'ils perdent celle de se différencier en cellules gliales. Prises dans leur ensemble, ces observations indiquent pour la première fois que le facteur de transcription Nkx2.1 régule les étapes de prolifération et de différentiation des précurseurs des trois domaines subpalliaux qui génèrent les astroglies et polydendrocytes embryonnaires précoces. Par la suite, dans le but de comprendre la fonction potentielle de ces glies précoces, nous avons procédé à de multiples colorations immunohistochimiques sur des animaux Nkx2.1-/- et sauvages, ainsi que sur des souris Nkx2.1-Cre croisées à des souris Rosa-DTA+/- dans lesquelles la toxine diphthérique hautement toxique a permis de supprimer sélectivement la majorité des cellules dérivées de Nkx2.1. De manière intéressante, nous avons observé dans ces deux mutants, une perte drastique et significative de cellules astrogliales GFAP+, GLAST+ et polydendrocytaires NG2+ et S100ß+ dans le télencéphale, à la midline et dans les aires corticales médianes. Ces pertes ont pu être directement corrélées avec des défauts de guidage axonal observés dans le corps calleux (CC), la commissure hippocampique (HIC), le fornix (F) et la commissure antérieure (AC). Le guidage axonal est une étape clé permettant aux neurones de former des connections spécifiques et de s'organiser dans un réseau fonctionnel. La contribution des cellules « guidepost » dans le CC et dans la AC comme médiateurs de la croissance des axones commissuraux à jusqu'à aujourd'hui été attribuée spécifiquement à des astroglies « guidepost » de la midline. Des résultats publiés précédemment dans notre groupe, ont permis de montrer que, pendant le développement embryonnaire, le CC est peuplé en plus de la glie par de nombreux neurones « guidepost » glutamatergiques et GABAergiques qui sont essentiels pour le croisement correct des axones callosaux à la midline. Ainsi, la contribution relative des populations individuelles neuronales ou gliales pour le guidage des axones commissuraux demande à être approfondie afin de mieux comprendre les mécanismes de guidage. A ces fins, nous avons croisé des souris Nkx2.1-Cre avec des souris NSE-DTA+/- qui expriment la toxine diphthérique uniquement dans les neurones et ainsi, nous avons pu sélectivement supprimer les neurones dérivés de domaines Nkx2.1+. Dans les souris Nkx2.1-/-,nous avons découvert que le CC était désorganisé avec des axones callosaux perdant partiellement leur orientation, alors que dans les souris Nkx2.1Cre+/Rosa-DTA+/- et Nkx2.1Cre+/NSE-DTA+/-, l'organisation axonale n'était pas affectée. De plus, les faisceaux hippocampiques du fornix étaient défasciculés dans les trois types de mutants. Par ailleurs, la formation de la commissure antérieure (AC) était complètement absente dans les souris Nkx2.1-/- d'une part, et d'autre part, celle-ci était divisée en deux à trois voies séparées dans les souris Nkx2.1Cre+/Rosa-DTA+/-. Finalement, la AC était soit absente, soit réduite de manière ne former plus qu'un faisceau relativement plus étroit dans les souris Nkx2.1Cre+/NSE-DTA+/- en comparaison avec la AC sauvage. Ces derniers résultats indiquent clairement que les cellules dérivées de Nkx2.1 à la midline, jouent un rôle majeur dans le guidage des axones commissuraux et que, autant les neurones, que les astrocytes « guidepost » dérivés de Nkx2.1, sont des éléments nécessaires au développement correct de ces commissures. En outre, lors de nos investigations sur les souris Nkx2.1-/- et Nkx2.1Cre+/Rosa-DTA+/-, nous avons remarqués des défauts sévères et similaires dans la distribution des erythrocytes et dans la morphologie du réseau de vaisseaux sanguins dans le cerveau embryonnaire des deux mutants précités. Puisque nous n'avons jamais observé de recombinaison de la Cre recombinase dans les vaisseaux sanguins des souris Nkx2.1Cre, nous en avons déduit que les défauts de vaisseaux observés étaient dus à la perte de cellules dérivées de Nkx2.1. Il existerait donc en plus de la fonction cellulaire autonome de Nkx2.1 reconnue pour régulée directement la spécification des cellules endothéliales, une fonction indirecte de Nkx2.1. Afin de déterminer la contribution respective des populations individuelles neuronales ou gliales régulées par Nkx2.1 dans la construction du réseau de vaisseaux sanguins, nous avons utilisé diverses lignées de souris transgéniques. L'utilisation de souris Nkx2.1Cre+/NSE-DTA+/- a indiqué que les neurones dérivés de Nkx2.1 n'étaient pas impliqués dans ce processus. Finalement, afin de discriminer entre les deux populations de cellules gliales dérivées de Nkx2.1, les astroglies et les polydendrocytes, nous avons croisé une lignée de souris NG2-Cre avec des souris Rosa-DTA+/-. Dans ce dernier mutant, le réseau de vaisseaux sanguins du cortex ainsi que la distribution des erythrocytes étaient affectés de la même manière que dans le cortex des souris Nkx2.1Cre+/Rosa-DTA+/-. Par conséquent, ce résultat indique que très probablement, les polydendrocytes NG2+ sont impliqués dans la mise en place du réseau de vaisseaux dans le cerveau. Prises dans leur ensemble, ces observations montrent que durant le développement embryonnaire du cerveau, des sous-populations de glies régulées par Nkx2.1 jouent un rôle de cellules « guidepost » dans le guidage des axones, ainsi que des vaisseaux. Les polydendrocytes sont impliquées dans la régulation de l'angiogenèse tandis que, autant les neurones GABAergiques que les astrocytes collaborent dans le guidage des axones commissuraux en croissance.

Hybrid speciation in birds: allopatry more important than ecology?

Hybrid speciation was once thought to be rare in animals, but over the past decade, improved molecular analysis techniques and increased research attention have allowed scientists to uncover many examples. In this issue, two papers (Elgvin et al. 2011; Hermansen et al. 2011) present compelling evidence for the hybrid origin of the Italian sparrow based on nuclear and mitochondrial DNA sequences, microsatellites, and plumage coloration. These studies point to an important role for geographic isolation in the process of hybrid speciation, and provide a starting point for closer examination of the genetic and behavioural mechanisms involved.

Pacing redistributes glycogen within the developing myocardium.

Electrical pacing at physiological rate induces myocardial remodeling associated with regional changes in workload, blood flow and oxygen consumption. However, to what extent energy-producing pathways are also modified within the paced heart remains to be investigated. Pacing could particularly affect glycogen metabolism since hypertrophy stimulates glycolysis and increased workload favors glucose over fat oxidation. In order to test this hypothesis, we used the embryonic chick heart model in which ventricular pacing rapidly resulted in thinning of the ventricle wall and thickening of the atrial wall. Hearts of stage 22HH chick embryos were submitted in ovo to asynchronous and intermittent ventricular pacing delivered at physiological rate during 24 h. The resulting alterations of glycogen content were determined in atrium, ventricle and conotruncus of paced and sham-operated hearts. Hemodynamic parameters of the paced and spontaneously beating hearts were derived from computerized image analysis of video recordings. With respect to sham, paced hearts showed a significant decrease in glycogen content (nmoles glucose units/microg protein; mean+/-S.D.) only in atrium (1.48+/-0.40 v 0.84+/-0.34, n=8) and conotruncus (0.75+/-0.28 v 0.42+/-0.23, n=8). Pacing decreased the end diastolic and stroke volumes by 34 and 44%, respectively. Thus, the rapid glycogen depletion in regions remote from the stimulation site appears to be associated with regional changes in workload and remodeling. These findings underscore the importance of the coupling mechanisms between metabolic pathways and myocardial remodeling in the ectopically paced heart.

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.

Sentinel lymph node involvement and a high Breslow index are independent factors of risk for early relapse of melanoma

Rapport de synthèse : Le ganglion sentinelle (GS) se défini comme le premier ganglion de la chaîne ganglionnaire qui draine le territoire anatomique où siège une tumeur et, par conséquent, celui ayant le plus de possibilités de recevoir des métastases. La combinaison des deux techniques de détection du GS existantes, lymphoscintigraphie et coloration, permettent de déceler le GS dans 95-100% des cas. Le taux d'attente métastatique du GS varie entre 16 et 21 % des patients. Dans 50 à 87% des cas, le GS est le seul site de métastase et la probabilité de trouver des micro-métastases dans des ganglions appartenant aux relais supérieurs sans atteinte du GS est estimée à moins de 2%. Ces chiffres relèvent l'importance de la détection du GS. L'emploi de cette technique offre de nombreux avantages par rapport à la lymphadénéctomie élective que nous décrirons. Selon Rousseau et al., il existe une probable association entre le statut du GS et la survie de la maladie. Cette interprétation et celles d'autres auteurs soulignent la pertinence clinique du statut du GS dans le mélanome. En ce qui concerne la survie sans maladie (DFS) et la survie globale (OS), aucune différence significative n'a été observée entre les patients ayant subi une résection complète immédiate des ganglions lymphatiques et ceux qui d'abord ont subi une résection chirurgicale et analyse du GS secondaire, suivies par une dissection élective en cas de positivité. L'objectif de cette étude prospective était d'évaluer la pertinence de la positivité tumorale du GS dans l'évaluation des risques de rechute du mélanome. Cette étude a confirmé l'intérêt de la scintigraphie des ganglions lymphatiques (associée à la technique de coloration par bleu et celle de détection par sonde portable) dans l'identification du GS comme approche thérapeutique au stade précoce du mélanome. Elle a montré, en autre, que le statut du GS et l'indice de Breslow sont des facteurs de risque indépendants importants de rechute chez des patients atteints d'un mélanome au stade précoce. La combinaison de ces deux paramètres a permis de créer des groupes de patients à risque de rechute différents qui pourraient conduire à l'adaptation des protocoles de thérapie en fonction de ces risques.

Evolutionary and biomedical consequences of internal melanins.

The adaptive function of melanin located in the integument is well known. Although pigments are also deposited in various internal organs, their function is unclear. A review of the literature revealed that 'internal melanin' protects against parasites, pollutants, low temperature, oxidative stress, hypoxemia and UV light, and is involved in the development and function of organs. Importantly, several studies have shown that the amount of melanin deposited on the external body surface is correlated with the amount located inside the body. This finding raises the possibility that internal melanin plays more important physiological roles in dark than light-colored individuals. Internal melanin and coloration may therefore not evolve independently. This further emphasizes the major role played by indirect selection in evolutionary processes.

FGF signaling controls caudal hindbrain specification through Ras-ERK1/2 pathway

Background: During early steps of embryonic development the hindbrain undergoes a regionalization process along the anterior-posterior (AP) axis that leads to a metameric organization in a series of rhombomeres (r). Refinement of the AP identities within the hindbrain requires the establishment of local signaling centers, which emit signals that pattern territories in their vicinity. Previous results demonstrated that the transcription factor vHnf1 confers caudal identity to the hindbrain inducing Krox20 in r5 and MafB/Kreisler in r5 and r6, through FGF signaling [1].Results: We show that in the chick hindbrain, Fgf3 is transcriptionally activated as early as 30 min after mvHnf1 electroporation, suggesting that it is a direct target of this transcription factor. We also analyzed the expression profiles of FGF activity readouts, such as MKP3 and Pea3, and showed that both are expressed within the hindbrain at early stages of embryonic development. In addition, MKP3 is induced upon overexpression of mFgf3 or mvHnf1 in the hindbrain, confirming vHnf1 is upstream FGF signaling. Finally, we addressed the question of which of the FGF-responding intracellular pathways were active and involved in the regulation of Krox20 and MafB in the hindbrain. While Ras-ERK1/2 activity is necessary for MKP3, Krox20 and MafB induction, PI3K-Akt is not involved in that process.Conclusion: Based on these observations we propose that vHnf1 acts directly through FGF3, and promotes caudal hindbrain identity by activating MafB and Krox20 via the Ras-ERK1/2 intracellular pathway.

Ring recoveries of dead birds confirm that darker pheomelanic Barn Owls disperse longer distances

Variation in melanin coloration is widespread and often associated with other phenotypic traits. A recent study showed that darker-reddish pheomelanic Barn Owls (Tyto alba) move longer distances between birth and breeding sites. Because this study considered only individuals recovered within a limited study area, it remains unclear whether the association between melanism and dispersal applies to a larger geographic scale. I analysed an independent dataset of birds ringed in the same study area but recovered dead along roads within and outside this area. As expected, dark pheomelanic owls dispersed further than lighter reddish conspecifics at a larger spatial scale.

Covariation between plumage colour polymorphism and diet in the Barn Owl Tyto alba

Several hypotheses might explain the evolution and maintenance of colour morphs within animal populations. The 'alternative foraging strategy' hypothesis states that alternative colour morphs exploit different ecological niches. This hypothesis predicts that morphs differ in diet, either because foraging success on alternative prey species is morph-dependent or because differently coloured individuals exploit alternative habitats. I examined this prediction in the Barn Owl Tyto alba, a bird that varies in plumage coloration continuously from dark reddish-brown to white. On the European continent, Owls are light-coloured (subspecies T. a. alba) in the south and reddish-brown (T. a. guttata) in the north; in central Europe the two subspecies interbreed, generating many colour variants. If plumage coloration indicates alternative foraging strategies, in sympatry dark- and light-coloured owls should consume prey species that are typical of the diets of T. a. guttata and T. a. alba in allopatry, respectively. In line with this prediction, both in allopatry and in sympatry in Switzerland T. a. guttata fed primarily upon Common Voles Microtus arvalis and T. a. alba upon Wood Mice Apodemus spp. Statistical analyses suggest that morph-dependent diet did not arise from a non-random habitat distribution of owls with respect to plumage coloration. This suggests that foraging success upon alternative prey is morph-dependent.

Breeding rate is associated with pheomelanism in male and with eumelanism in female barn owls

Melanin-based coloration exists in 2 types: black eumelanism and reddish-brown pheomelanism, which both have a strong heritable component. To test whether these 2 types of melanism are associated with alternative adaptations, we carried out a correlative study over 8 years and an experiment in a Swiss population of barn owls, Tyto alba. This species varies in coloration from reddish-brown to white and from lightly to heavily marked with black spots. Based on the fact that plumage coloration and spottiness are male- and female-specific secondary sexual characters, respectively, we examined whether the probability of breeding is associated with the degree of pheomelanism in males and of eumelanism in females. In males, recruited nestlings were significantly less reddish-brown than their nonrecruited nest mates. In females, individuals displaying larger black spots started to breed at a younger age and had a higher survival, and females with experimentally reduced plumage spottiness bred less often than control females. Therefore, in the barn owl, the degree of male pheomelanism is associated with the probability of being recruited in the local population, whereas the degree of female eumelanism correlates with age at sexual maturity, survival probability, and also the probability of skipping reproduction.

The adaptative function of melanin-based colour variants

Résumé : Les mécanismes de contrôle des couleurs mélaniques chez les vertébrés sont encore discutés parmi les biologistes de l'évolution. Une hypothèse récente affirme que les effets pléiotropies du système des mélanocortines expliquent l'association fréquente entre la coloration eumélanique noire (due à la déposition d'eumélanine) et de nombreux traits physiologiques et comportementaux. De nombreuses études suggèrent, en effet, que des niveaux plus élevés des mélanocortines induisent l'assombrissement des téguments eumélaniques et affectent d'autres traits phénotypiques simultanément. Cependant, il n'est pas encore établi si ce mécanisme de pléiotropie peut s'appliquer aux colorations dues à la déposition de phaeomélanine, une autre forme commune de mélanine. Les antagonistes des mélanocortines déclenchent le phaeomélanogenèse et bloquent l'effet des mélanocortines ou ont un effet pharmacologique opposé. Nous nous proposons donc d'évaluer l'hypothèse que les effets pléiotropes des antagonistes des mélanocortines génèrent des covariations entre la coloration phaeomélanique et des aspects de la qualité individuelle. Comme prédit par cette hypothèse, nous constatons chez la chouette effraie (Tyto alba) que les traits phénotypiques (résistance au stress oxydatif et aux parasites) corrèlent positivement au degré d'expression d'une couleur eumélanique mais négativement au degré d'expression d'une coloration phaeomélanique. Puis, nous montrons chez la chouette hulotte (Strix aluco) que les associations génétiques entre la coloration phaeomélanique et la physiologie (immunité et la régulation de l'homéostasie) confèrent des avantages aux individus de différentes couleurs dans différents environnements caractérisés par l'abondance de nourriture et le niveau d'exposition aux parasites. Ainsi, nos études soutiennent l'hypothèse que les effets pléiotropes des antagonistes des mélanocortines génèrent des covariations entre les traits mélaniques et divers aspects de la qualité individuelle. Finalement, nous montrons chez le faucon crécerelle (Falco Tinnunculus) que l'expression des ornements mélaniques est sensible à la qualité de l'environnement dans lequel les individus grandissent. Ceci suggère que les gènes codant pour les mélanocortines et leurs antagonistes pourraient induire une expression des traits mélaniques dépendante de la condition de l'individu, un pattern d'expression rarement observé pour des traits généralement sous fort contrôle génétique. Summary : The information content and control mechanisms of melanin-based colour signals in vertebrates are still debated among evolutionary biologists. A recent hypothesis contends that pleiotropic effects of the melanocortin system accounts for the frequent association between black eumelanic coloration and physiological and behavioural traits. Accordingly, empirical evidence suggests that higher levels of melanocortins concurrently promote darker eumelanic integuments and affect other phenotypic traits. However, whether this mechanism may apply to signals relying on phaeomelanin, another common form of melanin pigments, remains to be established. Melanocortin antagonists trigger phaeomelanogenesis and block the effect of melanocortins or result in the opposite pharmacological effect. Therefore, we tested the hypothesis that pleiotropic effects of melanocortin antagonists and inverse agonists account for covariations between phaeomelanin-based coloration and aspects of individual quality. As predicted, we found that phenotypic traits (resistance to oxidative stress and parasites) correlated positively with a eumelanic trait and negatively with a phaeomelanic trait in the barn owl (Tyto alba). Then, we showed in the tawny owl (Strix aluco) that genetic associations between phaeomelanin-based coloration and physiology (immunity and regulation of energy homeostasis) confer benefits to differently coloured individuals under different levels of food abundance and parasite exposure. Altogether, our studies support the hypothesis that pleiotropic effects of melanocortins antagonists can indeed account for covariations between phaeomelanin-based traits and aspects of individual quality. Eventually, we show in the Eurasian kestrel (Falco Tinnunculus) that expression of melanin-based ornaments is sensitive to the environment in which individuals grow. This suggests that genes coding for melanocortins and their antagonists can mediate the condition-dependent component of melanin-based traits.

Female-biased mortality in experimentally parasitized Alpine Swift Apus melba nestlings

1. Sex-biased mortality in adult vertebrates is often attributed to lower immunocompetence and higher parasite susceptibility of males. Although sex-specific mortality has also been reported during growth, the importance of sex-specific immunocompetence and parasite susceptibility in explaining male-biased mortality remains ambiguous in growing individuals because of potentially confounding sources of mortality such as sexual dimorphism. 2. Here, we investigated sex-specific susceptibility to the blood-sucking louse fly Crataerina melbae and sex differences in cell-mediated immunity in a bird species that is sexually monomorphic both in size and plumage coloration at the nestling stage, the Alpine Swift, Apus melba. 3. For this purpose, we manipulated ectoparasite loads by adding or removing flies to randomly chosen nests in two years, and injected nestlings with mitogenic phytohaemagglutinin (PHA) in another year. 4. There were no significant differences between male and female offspring in immune response towards PHA, parasite load, and parasite-induced decrease in growth rate. Secondary sex ratios were however biased toward males in parasitized broods, and this was explained by a greater mortality of females in parasitized than deparasitized broods. 5. Our findings are in contrast to the widely accepted hypothesis that males suffer a greater cost of parasitism. We discuss alternative hypotheses accounting for female-specific mortality.

Melanin-based colouration predicts aggressiveness and boldness in captive eastern Hermann's tortoises

Although body colouration is often used in social interactions, few studies have tested whether colouration is linked to a suite of behavioural traits. In the present study, we examined whether among captive adult male Eastern Hermann's tortoises (Eurotestudo boettgeri) behavioural patterns covary with eumelanic colouration of the shell. Dark eumelanic males were more aggressive in male-male confrontations and bolder towards humans. These relationships were independent of body size and ambient temperature. Activity level and exploration were not significantly associated with colouration. We conclude that at least in captivity shell colouration predicts agonistic behaviour towards conspecifics and fearfulness towards human (i.e. boldness).