A high-throughput test to detect C.E.R.A. doping in blood.

C.E.R.A., a continuous erythropoietin receptor activator, is a new third-generation erythropoiesis-stimulating agent (ESA) that has recently been linked with abuse in endurance sports. In order to combat this new form of doping, we examined an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) designed to detect the presence of C.E.R.A. in serum samples. The performance of the assay was evaluated using a pilot excretion study that involved six subjects receiving C.E.R.A. Validation data demonstrated an excellent reproducibility and ensured the applicability of the assay for anti-doping purposes. To maximize the chances of detecting the drug in serum samples, we propose the use of this specific ELISA test as a high-throughput screening method, combined with a classic isoelectric focusing test as a confirmatory assay. This strategy should make C.E.R.A. abuse relatively easy to detect, thereby preventing the future use of this drug as a doping agent.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Development of Ewing's sarcoma from primary bone marrow-derived mesenchymal progenitor cells.

Ewing's sarcoma is a member of Ewing's family tumors (EFTs) and the second most common solid bone and soft tissue malignancy of children and young adults. It is associated in 85% of cases with the t(11;22)(q24:q12) chromosomal translocation that generates fusion of the 5' segment of the EWS gene with the 3' segment of the ETS family gene FLI-1. The EWS-FLI-1 fusion protein behaves as an aberrant transcriptional activator and is believed to contribute to EFT development. However, EWS-FLI-1 induces growth arrest and apoptosis in normal fibroblasts, and primary cells that are permissive for its putative oncogenic properties have not been discovered, hampering basic understanding of EFT biology. Here, we show that EWS-FLI-1 alone can transform primary bone marrow-derived mesenchymal progenitor cells and generate tumors that display hallmarks of Ewing's sarcoma, including a small round cell phenotype, expression of EFT-associated markers, insulin like growth factor-I dependence, and induction or repression of numerous EWS-FLI-1 target genes. These observations provide the first identification of candidate primary cells from which EFTs originate and suggest that EWS-FLI-1 expression may constitute the initiating event in EFT pathogenesis.

Mineralocorticoid receptor is involved in rat and human ocular chorioretinopathy.

Central serous chorioretinopathy (CSCR) is a vision-threatening eye disease with no validated treatment and unknown pathogeny. In CSCR, dilation and leakage of choroid vessels underneath the retina cause subretinal fluid accumulation and retinal detachment. Because glucocorticoids induce and aggravate CSCR and are known to bind to the mineralocorticoid receptor (MR), CSCR may be related to inappropriate MR activation. Our aim was to assess the effect of MR activation on rat choroidal vasculature and translate the results to CSCR patients. Intravitreous injection of the glucocorticoid corticosterone in rat eyes induced choroidal enlargement. Aldosterone, a specific MR activator, elicited the same effect, producing choroid vessel dilation -and leakage. We identified an underlying mechanism of this effect: aldosterone upregulated the endothelial vasodilatory K channel KCa2.3. Its blockade prevented aldosterone-induced thickening. To translate these findings, we treated 2 patients with chronic nonresolved CSCR with oral eplerenone, a specific MR antagonist, for 5 weeks, and observed impressive and rapid resolution of retinal detachment and choroidal vasodilation as well as improved visual acuity. The benefit was maintained 5 months after eplerenone withdrawal. Our results identify MR signaling as a pathway controlling choroidal vascular bed relaxation and provide a pathogenic link with human CSCR, which suggests that blockade of MR could be used therapeutically to reverse choroid vasculopathy.

Maturation of marginal zone and follicular B cells requires B cell activating factor of the tumor necrosis factor family and is independent of B cell maturation antigen.

B cells undergo a complex series of maturation and selection steps in the bone marrow and spleen during differentiation into mature immune effector cells. The tumor necrosis factor (TNF) family member B cell activating factor of the TNF family (BAFF) (BLyS/TALL-1) plays an important role in B cell homeostasis. BAFF and its close homologue a proliferation-inducing ligand (APRIL) have both been shown to interact with at least two receptors, B cell maturation antigen (BCMA) and transmembrane activator and cyclophilin ligand interactor (TACI), however their relative contribution in transducing BAFF signals in vivo remains unclear. To functionally inactivate both BAFF and APRIL, mice transgenic for a soluble form of TACI were generated. They display a developmental block of B cell maturation in the periphery, leading to a severe depletion of marginal zone and follicular B2 B cells, but not of peritoneal B1 B cells. In contrast, mice transgenic for a soluble form of BCMA, which binds APRIL, have no detectable B cell phenotype. This demonstrates a crucial role for BAFF in B cell maturation and strongly suggests that it signals via a BCMA-independent pathway and in an APRIL-dispensable way.

Denosumab for prevention of fractures in postmenopausal women with osteoporosis.

BACKGROUND: Denosumab is a fully human monoclonal antibody to the receptor activator of nuclear factor-kappaB ligand (RANKL) that blocks its binding to RANK, inhibiting the development and activity of osteoclasts, decreasing bone resorption, and increasing bone density. Given its unique actions, denosumab may be useful in the treatment of osteoporosis. METHODS: We enrolled 7868 women between the ages of 60 and 90 years who had a bone mineral density T score of less than -2.5 but not less than -4.0 at the lumbar spine or total hip. Subjects were randomly assigned to receive either 60 mg of denosumab or placebo subcutaneously every 6 months for 36 months. The primary end point was new vertebral fracture. Secondary end points included nonvertebral and hip fractures. RESULTS: As compared with placebo, denosumab reduced the risk of new radiographic vertebral fracture, with a cumulative incidence of 2.3% in the denosumab group, versus 7.2% in the placebo group (risk ratio, 0.32; 95% confidence interval [CI], 0.26 to 0.41; P<0.001)--a relative decrease of 68%. Denosumab reduced the risk of hip fracture, with a cumulative incidence of 0.7% in the denosumab group, versus 1.2% in the placebo group (hazard ratio, 0.60; 95% CI, 0.37 to 0.97; P=0.04)--a relative decrease of 40%. Denosumab also reduced the risk of nonvertebral fracture, with a cumulative incidence of 6.5% in the denosumab group, versus 8.0% in the placebo group (hazard ratio, 0.80; 95% CI, 0.67 to 0.95; P=0.01)--a relative decrease of 20%. There was no increase in the risk of cancer, infection, cardiovascular disease, delayed fracture healing, or hypocalcemia, and there were no cases of osteonecrosis of the jaw and no adverse reactions to the injection of denosumab. CONCLUSIONS: Denosumab given subcutaneously twice yearly for 36 months was associated with a reduction in the risk of vertebral, nonvertebral, and hip fractures in women with osteoporosis. (ClinicalTrials.gov number, NCT00089791.)

Progesterone/RANKL is a major regulatory axis in the human breast.

Estrogens and progesterones are major drivers of breast development but also promote carcinogenesis in this organ. Yet, their respective roles and the mechanisms underlying their action in the human breast are unclear. Receptor activator of nuclear factor κB ligand (RANKL) has been identified as a pivotal paracrine mediator of progesterone function in mouse mammary gland development and mammary carcinogenesis. Whether the factor has the same role in humans is of clinical interest because an inhibitor for RANKL, denosumab, is already used for the treatment of bone disease and might benefit breast cancer patients. We show that progesterone receptor (PR) signaling failed to induce RANKL in PR(+) breast cancer cell lines and in dissociated, cultured breast epithelial cells. In clinical specimens from healthy donors and intact breast tissue microstructures, hormone response was maintained and RANKL expression was under progesterone control, which increased RNA stability. RANKL was sufficient to trigger cell proliferation and was required for progesterone-induced proliferation. The findings were validated in vivo where RANKL protein expression in the breast epithelium correlated with serum progesterone levels and the protein was expressed in a subset of luminal cells that express PR. Thus, important hormonal control mechanisms are conserved across species, making RANKL a potential target in breast cancer treatment and prevention.

Muscimol-induced death of GABAergic neurons in rat brain aggregating cell cultures.

During brain development, spontaneous neuronal activity has been shown to play a crucial role in the maturation of neuronal circuitries. Activity-related signals may cause selective neuronal cell death and/or rearrangement of neuronal connectivity. To study the effects of sustained inhibitory activity on developing inhibitory (GABAergic) neurons, three-dimensional primary cell cultures of fetal rat telencephalon were used. In relatively immature cultures, muscimol (10 microns), a GABAA receptor agonist, induced a transient increase in apoptotic cell death, as evidenced by a cycloheximide-sensitive increase of free nucleosomes and an increased frequency of DNA double strand breaks (TUNEL labeling). Furthermore, muscimol caused an irreversible reduction of glutamic acid decarboxylase activity, indicating a loss of GABAergic neurons. The muscimol-induced death of GABAergic neurons was attenuated by the GABAA receptor blockers bicuculline (100 microns) and picrotoxin (100 microns), by depolarizing potassium concentrations (30 mM KCl) and by the L-type calcium channel activator BAY K8644 (2 microns). As compared to the cholinergic marker (choline acetyltransferase activity), glutamic acid decarboxylase activity was significantly more affected by various agents known to inhibit neuronal activity, including tetrodotoxin (1 micron), flunarizine (5 microns), MK 801 (50 microns) and propofol (40 microns). The present results suggest that the survival of a subpopulation of immature GABAergic neurons is dependent on sustained neuronal activity and that these neurons may undergo apoptotic cell death in response to GABAA autoreceptor activation.

MAP kinase pathways in UV-induced apoptosis of retinal pigment epithelium ARPE19 cells.

The retinal pigment epithelium (RPE) is constantly exposed to external injuries which lead to degeneration, dysfunction or loss of RPE cells. The balance between RPE cells death and proliferation may be responsible for several diseases of the underlying retina, including age-related macular degeneration (AMD) and proliferative vitreoretinopathy (PVR). Signaling pathways able to control cells proliferation or death usually involve the MAPK (mitogen-activated protein kinases) pathways, which modulate the activity of transcription factors by phosphorylation. UV exposure induces DNA breakdown and causes cellular damage through the production of reactive oxygen species (ROS) leading to programmed cell death. In this study, human retinal pigment epithelial cells ARPE19 were exposed to 100 J/m(2) of UV-C and MAPK pathways were studied. We first showed the expression of the three major MAPK pathways. Then we showed that activator protein-1 (AP-1) was activated through phosphorylation of cJun and cFos, induced by JNK and p38, respectively. Specific inhibitors of both kinases decreased their respective activities and phosphorylation of their nuclear targets (cJun and cFos) and reduced UV-induced cell death. The use of specific kinases inhibitors may provide excellent tools to prevent RPE apoptosis specifically in RPE diseases involving ROS and other stress-related compounds such as in AMD.

Evaluation of postmortem MDCT and MDCT-angiography for the investigation of sudden cardiac death related to atherosclerotic coronary artery disease.

The goal of this study was to evaluate the diagnostic value of postmortem multi-computed tomography (MDCT) and MDCT-angiography for sudden cardiac deaths related to ischemic heart disease. Twenty three cases were selected based on clinical history and the results of native MDCT, multiphase post-mortem CT-angiography and conventional autopsy were compared. Radiological examination showed calcification of coronary arteries in 78% of the cases, most of which were not detailed at autopsy. MDCT-angiography allowed better visualization of the coronary arteries than MDCT and permitted the evaluation of stenoses and occlusions. Of the 14 cases of coronary thrombosis detected at conventional autopsy, 11 were visible as stop of perfusion with CT-angiography and three were found to be partly perfused. One case had an old thrombosis with collateral circulation. One case had a coronary artery postmortem clot found with MDCT-angiography. Coronary artery calcifications are more easily detected and documented with radiological examination than with conventional autopsy. MDCT is of limited diagnostic value for ischemic heart disease. MDCT-angiography, when correctly interpreted, is a reasonable tool to view the morphology of coronary arteries, rule out significant coronary artery stenoses, identify occlusions and direct sampling for histological examination.

Delayed mortality and attenuated thrombocytopenia associated with severe malaria in urokinase- and urokinase receptor-deficient mice.

We explored the role of urokinase and tissue-type plasminogen activators (uPA and tPA), as well as the uPA receptor (uPAR; CD87) in mouse severe malaria (SM), using genetically deficient (-/-) mice. The mortality resulting from Plasmodium berghei ANKA infection was delayed in uPA(-/-) and uPAR(-/-) mice but was similar to that of the wild type (+/+) in tPA(-/-) mice. Parasitemia levels were similar in uPA(-/-), uPAR(-/-), and +/+ mice. Production of tumor necrosis factor, as judged from the plasma level and the mRNA levels in brain and lung, was markedly increased by infection in both +/+ and uPAR(-/-) mice. Breakdown of the blood-brain barrier, as evidenced by the leakage of Evans Blue, was similar in +/+ and uPAR(-/-) mice. SM was associated with a profound thrombocytopenia, which was attenuated in uPA(-/-) and uPAR(-/-) mice. Administration of aprotinin, a plasmin antagonist, also delayed mortality and attenuated thrombocytopenia. Platelet trapping in cerebral venules or alveolar capillaries was evident in +/+ mice but absent in uPAR(-/-) mice. In contrast, macrophage sequestration in cerebral venules or alveolar capillaries was evident in both +/+ and uPAR(-/-) mice. Polymorphonuclear leukocyte sequestration in alveolar capillaries was similar in +/+ and uPAR(-/-) mice. These results demonstrate that the uPAR deficiency attenuates the severity of SM, probably by its important role in platelet kinetics and trapping. These results therefore suggest that platelet sequestration contributes to the pathogenesis of SM.

New insights into the regulatory mechanisms of the NALP3 inflammasome

Résumé : Les vertébrés ont recours au système immunitaire inné et adaptatif pour combattre les pathogènes. La découverte des récepteurs Toll, il y a dix ans, a fortement augmenté l'intérêt porté à l'immunité innée. Depuis lors, des récepteurs intracellulaires tels que les membres de la famille RIG-like helicase (RLHs) et NOD-like receptor (NLRs) ont été décrits pour leur rôle dans la détection des pathogènes. L'interleukine-1 beta (IL-1β) est une cytokine pro-inflammatoire qui est synthétisée sous forme de précurseur, la proIL-1β. La proIL-1β requiert d'être clivée par la caspase-1 pour devenir active. La caspase-1 est elle-même activée par un complexe appelé inflammasome qui peut être formé par divers membres de la famille NLR. Plusieurs inflammasomes ont été décrits tels que le NALP3 inflammasome ou l'IPAF inflammasome. Dans cette étude nous avons identifié la co-chaperone SGT1 et la chaperone HSP90 comme partenaires d'interaction de NALP3. Ces deux protéines sont bien connues chez les plantes pour leurs rôles dans la régulation des gènes de résistance (gène R) qui sont structurellement apparentés à la famille NLR. Nous avons pu montrer que SGT1 et HSP90 jouent un rôle similaire dans la régulation de NALP3 et des protéines R. En effet, nous avons démontré que les deux protéines sont nécessaires pour l'activité du NALP3 inflammasome. De plus, la HSP90 est également requise pour la stabilité de NALP3. En se basant sur ces observations, nous avons proposé un modèle dans lequel SGT1 et HSP90 maintiennent NALP3 inactif mais prêt à percevoir un ligand activateur qui initierait la cascade inflammatoire. Nous avons également montré une interaction entre SGT1 et HSP90 avec plusieurs NLRs. Cette observation suggère qu'un mécanisme similaire pourrait être impliqué dans la régulation des membres de la famille des NLRs. Ces dernières années, plusieurs PAMPs mais également des DAMPs ont été identifiés comme activateurs du NALP3 inflammasome. Dans la seconde partie de cette étude, nous avons identifié la réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE) comme nouvel activateur du NALP3 inflammasome. Cette réponse est initiée lors de l'accumulation dans le réticulum endoplasmique de protéines ayant une mauvaise conformation ce qui conduit, en autre, à l'arrêt de la synthèse de nouvelles protéines ainsi qu'une augmentation de la dégradation des protéines. Les mécanismes par lesquels la réponse du réticulum endoplasmique induit l'activation du NALP3 inflammasome doivent encore être déterminés. Summary : Vertebrates rely on the adaptive and the innate immune systems to fight pathogens. Awarness of the importance of the innate system increased with the identification of Toll-like receptors a decade ago. Since then, intracellular receptors such as the RIG-like helicase (RLH) and the NOD-like receptor (NLR) families have been described for their role in the recognition of microbes. Interleukin- 1ß (IL-1ß) is a key mediator of inflammation. This proinflammatory cytokine is synthesised as an inactive precursor that requires processing by caspase-1 to become active. Caspase-1 is, itself, activated in a complex termed the inflammasome that can be formed by members of the NLR family. Various inflammasome complexes have been described such as the IPAF and the NALP3 inflammasome. In this study, we have identified the co-chaperone SGT1 and the chaperone HSP90 as interacting partners of NALP3. SGT1 and HSP90 are both known for their role in the activity of plant resistance proteins (R proteins) which are structurally related to the NLR family. We have shown that HSP90 and SGT1 play a similar role in the regulation of NALP3 and in the regulation of plant R proteins. Indeed, we demonstrated that both HSP90 and SGT1 are essential for the activity of the NALP3 inflammasome complex. In addition, HSP90 is required for the stability of NALP3. Based on these observations, we have proposed a model in which SGT1 and HSP90 maintain NALP3 in an inactive but signaling-competent state, ready to receive an activating ligand that induces the inflammatory cascade. An interaction between several NLR members, SGTI and HSP90 was also shown, suggesting that similar mechanisms could be involved in the regulation of other NLRs. Several pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) but also danger associated molecular patterns (DAMPs) have been identified as NALP3 activators. In the second part of this study, we have identified the ER stress response as a new NALP3 activator. The ER stress response is activated upon the accumulation of unfolded protein in the endoplasmic reticulum and results in a block in protein synthesis and increased protein degradation. The mechanisms of ER stress-mediated NALP3 activation remain to be determined.

Relevance of biallelic versus monoallelic TNFRSF13B mutations in distinguishing disease-causing from risk-increasing TNFRSF13B variants in antibody deficiency syndromes.

TNFRSF13B encodes transmembrane activator and calcium modulator and cyclophilin ligand interactor (TACI), a B cell- specific tumor necrosis factor (TNF) receptor superfamily member. Both biallelic and monoallelic TNFRSF13B mutations were identified in patients with common variable immunodeficiency disorders. The genetic complexity and variable clinical presentation of TACI deficiency prompted us to evaluate the genetic, immunologic, and clinical condition in 50 individuals with TNFRSF13B alterations, following screening of 564 unrelated patients with hypogammaglobulinemia. We identified 13 new sequence variants. The most frequent TNFRSF13B variants (C104R and A181E; n=39; 6.9%) were also present in a heterozygous state in 2% of 675 controls. All patients with biallelic mutations had hypogammaglobulinemia and nearly all showed impaired binding to a proliferation-inducing ligand (APRIL). However, the majority (n=41; 82%) of the pa-tients carried monoallelic changes in TNFRSF13B. Presence of a heterozygous mutation was associated with antibody deficiency (P&lt; .001, relative risk 3.6). Heterozygosity for the most common mutation, C104R, was associated with disease (P&lt; .001, relative risk 4.2). Furthermore, heterozygosity for C104R was associated with low numbers of IgD(-)CD27(+) B cells (P= .019), benign lymphoproliferation (P&lt; .001), and autoimmune complications (P= .001). These associations indicate that C104R heterozygosity increases the risk for common variable immunodeficiency disorders and influences clinical presentation.

Role of the JNK pathway in NMDA-mediated excitotoxicity of cortical neurons.

Excitotoxic insults induce c-Jun N-terminal kinase (JNK) activation, which leads to neuronal death and contributes to many neurological conditions such as cerebral ischemia and neurodegenerative disorders. The action of JNK can be inhibited by the D-retro-inverso form of JNK inhibitor peptide (D-JNKI1), which totally prevents death induced by N-methyl-D-aspartate (NMDA) in vitro and strongly protects against different in vivo paradigms of excitotoxicity. To obtain optimal neuroprotection, it is imperative to elucidate the prosurvival action of D-JNKI1 and the death pathways that it inhibits. In cortical neuronal cultures, we first investigate the pathways by which NMDA induces JNK activation and show a rapid and selective phosphorylation of mitogen-activated protein kinase kinase 7 (MKK7), whereas the only other known JNK activator, mitogen-activated protein kinase kinase 4 (MKK4), was unaffected. We then analyze the action of D-JNKI1 on four JNK targets containing a JNK-binding domain: MAPK-activating death domain-containing protein/differentially expressed in normal and neoplastic cells (MADD/DENN), MKK7, MKK4 and JNK-interacting protein-1 (IB1/JIP-1).

Regulation of horizontal gene transfer of the catabolic island ICEclc

ICEclc is a mobile genetic element found in two copies on the chromosome of the bacterium Pseudomonas knackmussii B13. ICEclc harbors genes encoding metabolic pathways for the degradation of chlorocatechols (CLC) and 2-aminophenol (2AP). At low frequencies, ICEclc excises from the chromosome, closes into a circular DNA molecule which can transfer to another bacterium via conjugation. Once in the recipient cell, ICEclc can reintegrate into the chromosome by site-specific recombination. This thesis aimed at identifying the regulatory network underlying the decisions for ICEclc horizontal transfer (HGT). The first chapter is an introduction on integrative and conjugative elements (ICEs) more in general, of which ICEclc is one example. In particular I emphasized the current knowledge of regulation and conjugation machineries of the different classes of ICE. In the second chapter, I describe a transcriptional analysis using microarrays and other experiments to understand expression of ICEclc in exponential and stationary phase. By overlaying transcriptomic profiles with Northern hybridizations and RT- PCR data, we established a transcription map for the entire core region of ICEclc, a region assumed to encode the ICE conjugation process. We also demonstrated how transcription of the ICEclc core is maximal in stationary phase, which correlates to expression of reporter genes fused to key ICEclc promoters. In the third chapter, I present a transcriptome analysis of ICEclc in a variety of different host species, in order to explore whether there are species-specific differences. In the fourth chapter, I focus on the role of a curious ICEclc-encoded TetR-type transcriptional repressor. We find that this gene, which we name mfsR, not only controls its own expression but that of a set of genes for a putative multi-drug efflux pump (mfsABC) as well. By using a combination of biochemical and molecular biology techniques, I could show that MfsR specifically binds to operator boxes in two ICEclc promoters (PmfsR and PmfsA), inhibiting the transcription of both the mfsR and mfsABC-orf38184 operons. Although we could not detect a clear phenotype of an mfsABC deletion, we discuss the implications of pump gene reorganizations in ICEclc and close relatives. In the fifth chapter, we find that mfsR not only controls its own expression and that of the mfsABC operon, but is also indirectly controlling ICEclc transfer. Using gene deletions, microarrays, transfer assays and microscopy-based reporter fusions, we demonstrate that mfsR actually controls a small operon of three regulatory genes. The last gene of this mfsR operon, orf17162, encodes a LysR-type activator that when deleted strongly impairs ICEclc transfer. Interestingly, deletion of mfsR leads to transfer competence in almost all cells, thereby overruling the bistability process in the wild-type. In the final sixth chapter, I discuss the relevance of the present thesis and the resulting perspectives for future studies.