Anti-hyperprolactinemia mechanism of Radix bupleuri extract in rats

Purpose: To determine the mechanism underlying the anti-hyperprolactinemia effects of Radix bupleuri extract (RBE) in rats. Methods: Rats were divided into six groups (n=10 each group): healthy controls, untreated hyperprolactinemic rats, hyperprolactinemic rats treated with bromocriptine (0.6 mg/kg), and hyperprolactinemic rats treated with RBE (4.8, 9.6, or 19.2 g/kg). After 30 days, hypothalamic protein levels of dopamine D2 receptor, protein kinase A (PKA), and cyclic adenosine monophosphate (cAMP) were determined. Results: Dopamine D2 receptor levels were lower in untreated hyperprolactinemic rats than in healthy controls (p < 0.01), but this decrease was attenuated by RBE (p < 0.05). Elevated PKA levels in untreated hyperprolactinemic rats (0.61 ± 0.04 μg/ml, p < 0.01) were decreased by RBE (4.8 g/kg, 0.42 ± 0.03 μg/ml, p < 0.05; 9.6 g/kg, 0.33 ± 0.02 μg/ml, p < 0.01; 19.2 g/kg, 0.27 ± 0.03 μg/ml, p < 0.01). Similarly, elevated cAMP levels in hyperprolactinemic rats (2.4 ± 0.4 ng/ml) were decreased by RBE (4.8 g/kg, 1.8 ± 0.3 ng/ml, p < 0.05; 9.6 g/kg, 1.5 ± 0.3 ng/ml, p < 0.01; 19.2 g/kg, 1.2 ± 0.2 ng/ml, p < 0.01). Conclusions: RBE anti-hyperprolactinemia activity is mediated by dopamine D2 receptor signaling via the cAMP/PKA pathway.

An efficient scalable RNS architecture for large dynamic ranges

This paper proposes an efficient scalable Residue Number System (RNS) architecture supporting moduli sets with an arbitrary number of channels, allowing to achieve larger dynamic range and a higher level of parallelism. The proposed architecture allows the forward and reverse RNS conversion, by reusing the arithmetic channel units. The arithmetic operations supported at the channel level include addition, subtraction, and multiplication with accumulation capability. For the reverse conversion two algorithms are considered, one based on the Chinese Remainder Theorem and the other one on Mixed-Radix-Conversion, leading to implementations optimized for delay and required circuit area. With the proposed architecture a complete and compact RNS platform is achieved. Experimental results suggest gains of 17 % in the delay in the arithmetic operations, with an area reduction of 23 % regarding the RNS state of the art. When compared with a binary system the proposed architecture allows to perform the same computation 20 times faster alongside with only 10 % of the circuit area resources.

Efficacy of euphorbia hirta latex as plant derived molluscicides against freshwater snails

The toxic effect of binary and tertiary combinations of Euphorbia hirta Linn latex powder with other plant molluscicidal compounds, were evaluated against the freshwater snails Lymnaea (Radix) acuminata and Indoplanorbis exustus in pond. These combinations showed significant time and dose dependent effect against both the snails. These compounds at higher doses were also lethal to freshwater fish Channa punctatus (Bloch) (Channidae {Ophicephalidae}), which shares the habitat with these snails, but the LC90 (24h) doses of snails have no apparent killing properties in fish populations when treated in mixed population of snails and fish.

BRX promotes Arabidopsis shoot growth.

? BREVIS RADIX (BRX) has been identified through a loss-of-function allele in the Umkirch-1 accession in a natural variation screen for Arabidopsis root growth vigor. Physiological and gene expression analyses have suggested that BRX is rate limiting for auxin-responsive gene expression by mediating cross-talk with the brassinosteroid pathway, as impaired root growth and reduced auxin perception of brx can be (partially) rescued by external brassinosteroid application. ? Using genetic tools, we show that brx mutants also display significantly reduced cotyledon and leaf growth. ? Similar to the root, the amplitude and penetrance of this phenotype depends on genetic background and shares the physiological features, reduced auxin perception and brassinosteroid rescue. Furthermore, reciprocal grafting experiments between mutant and complemented brx shoot scions and root stocks suggest that the shoot phenotypes are not an indirect consequence of the root phenotype. Finally, BRX gain-of-function lines display epinastic leaf growth and, in the case of dominant negative interference, increased epidermal cell size. Consistent with an impact of BRX on brassinosteroid biosynthesis, this phenotype is accompanied by increased brassinosteroid levels. ? In summary, our results demonstrate a ubiquitous, although quantitatively variable role of BRX in modulating the growth rate in both the root and shoot.

Systems biology of plants : from intraspecific genome variation to computational morphodynamics

Recently, the introduction of second generation sequencing and further advance-ments in confocal microscopy have enabled system-level studies for the functional characterization of genes. The degree of complexity intrinsic to these approaches needs the development of bioinformatics methodologies and computational models for extracting meaningful biological knowledge from the enormous amount of experi¬mental data which is continuously generated. This PhD thesis presents several novel bioinformatics methods and computational models to address specific biological questions in Plant Biology by using the plant Arabidopsis thaliana as a model system. First, a spatio-temporal qualitative analysis of quantitative transcript and protein profiles is applied to show the role of the BREVIS RADIX (BRX) protein in the auxin- cytokinin crosstalk for root meristem growth. Core of this PhD work is the functional characterization of the interplay between the BRX protein and the plant hormone auxin in the root meristem by using a computational model based on experimental evidence. Hyphotesis generated by the modelled to the discovery of a differential endocytosis pattern in the root meristem that splits the auxin transcriptional response via the plasma membrane to nucleus partitioning of BRX. This positional information system creates an auxin transcriptional pattern that deviates from the canonical auxin response and is necessary to sustain the expression of a subset of BRX-dependent auxin-responsive genes to drive root meristem growth. In the second part of this PhD thesis, we characterized the genome-wide impact of large scale deletions on four divergent Arabidopsis natural strains, through the integration of Ultra-High Throughput Sequencing data with data from genomic hybridizations on tiling arrays. Analysis of the identified deletions revealed a considerable portion of protein coding genes affected and supported a history of genomic rearrangements shaped by evolution. In the last part of the thesis, we showed that VIP3 gene in Arabidopsis has an evo-lutionary conserved role in the 3' to 5' mRNA degradation machinery, by applying a novel approach for the analysis of mRNA-Seq data from random-primed mRNA. Altogether, this PhD research contains major advancements in the study of natural genomic variation in plants and in the application of computational morphodynamics models for the functional characterization of biological pathways essential for the plant. - Récemment, l'introduction du séquençage de seconde génération et les avancées dans la microscopie confocale ont permis des études à l'échelle des différents systèmes cellulaires pour la caractérisation fonctionnelle de gènes. Le degrés de complexité intrinsèque à ces approches ont requis le développement de méthodologies bioinformatiques et de modèles mathématiques afin d'extraire de la masse de données expérimentale générée, des information biologiques significatives. Ce doctorat présente à la fois des méthodes bioinformatiques originales et des modèles mathématiques pour répondre à certaines questions spécifiques de Biologie Végétale en utilisant la plante Arabidopsis thaliana comme modèle. Premièrement, une analyse qualitative spatio-temporelle de profiles quantitatifs de transcripts et de protéines est utilisée pour montrer le rôle de la protéine BREVIS RADIX (BRX) dans le dialogue entre l'auxine et les cytokinines, des phytohormones, dans la croissance du méristème racinaire. Le noyau de ce travail de thèse est la caractérisation fonctionnelle de l'interaction entre la protéine BRX et la phytohormone auxine dans le méristème de la racine en utilisant des modèles informatiques basés sur des preuves expérimentales. Les hypothèses produites par le modèle ont mené à la découverte d'un schéma différentiel d'endocytose dans le méristème racinaire qui divise la réponse transcriptionnelle à l'auxine par le partitionnement de BRX de la membrane plasmique au noyau de la cellule. Cette information positionnelle crée une réponse transcriptionnelle à l'auxine qui dévie de la réponse canonique à l'auxine et est nécessaire pour soutenir l'expression d'un sous ensemble de gènes répondant à l'auxine et dépendant de BRX pour conduire la croissance du méristème. Dans la seconde partie de cette thèse de doctorat, nous avons caractérisé l'impact sur l'ensemble du génome des délétions à grande échelle sur quatre souches divergentes naturelles d'Arabidopsis, à travers l'intégration du séquençage à ultra-haut-débit avec l'hybridation génomique sur puces ADN. L'analyse des délétions identifiées a révélé qu'une proportion considérable de gènes codant était affectée, supportant l'idée d'un historique de réarrangement génomique modelé durant l'évolution. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons montré que le gène VÏP3 dans Arabidopsis a conservé un rôle évolutif dans la machinerie de dégradation des ARNm dans le sens 3' à 5', en appliquant une nouvelle approche pour l'analyse des données de séquençage d'ARNm issue de transcripts amplifiés aléatoirement. Dans son ensemble, cette recherche de doctorat contient des avancées majeures dans l'étude des variations génomiques naturelles des plantes et dans l'application de modèles morphodynamiques informatiques pour la caractérisation de réseaux biologiques essentiels à la plante. - Le développement des plantes est écrit dans leurs codes génétiques. Pour comprendre comment les plantes sont capables de s'adapter aux changements environnementaux, il est essentiel d'étudier comment leurs gènes gouvernent leur formation. Plus nous essayons de comprendre le fonctionnement d'une plante, plus nous réalisons la complexité des mécanismes biologiques, à tel point que l'utilisation d'outils et de modèles mathématiques devient indispensable. Dans ce travail, avec l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thalicinci nous avons résolu des problèmes biologiques spécifiques à travers le développement et l'application de méthodes informatiques concrètes. Dans un premier temps, nous avons investigué comment le gène BREVIS RADIX (BRX) régule le développement de la racine en contrôlant la réponse à deux hormones : l'auxine et la cytokinine. Nous avons employé une analyse statistique sur des mesures quantitatives de transcripts et de produits de gènes afin de démontrer que BRX joue un rôle antagonisant dans le dialogue entre ces deux hormones. Lorsque ce-dialogue moléculaire est perturbé, la racine primaire voit sa longueur dramatiquement réduite. Pour comprendre comment BRX répond à l'auxine, nous avons développé un modèle informatique basé sur des résultats expérimentaux. Les simulations successives ont mené à la découverte d'un signal positionnel qui contrôle la réponse de la racine à l'auxine par la régulation du mouvement intracellulaire de BRX. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons analysé le génome entier de quatre souches naturelles d'Arabidopsis et nous avons trouvé qu'une grande partie de leurs gènes étaient manquant par rapport à la souche de référence. Ce résultat indique que l'historique des modifications génomiques conduites par l'évolution détermine une disponibilité différentielle des gènes fonctionnels dans ces plantes. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons analysé les données du transcriptome de la plante où le gène VIP3 était non fonctionnel. Ceci nous a permis de découvrir le rôle double de VIP3 dans la régulation de l'initiation de la transcription et dans la dégradation des transcripts. Ce rôle double n'avait jusqu'alors été démontrée que chez l'homme. Ce travail de doctorat supporte le développement et l'application de méthodologies informatiques comme outils inestimables pour résoudre la complexité des problèmes biologiques dans la recherche végétale. L'intégration de la biologie végétale et l'informatique est devenue de plus en plus importante pour l'avancée de nos connaissances sur le fonctionnement et le développement des plantes.

Suppression of Arabidopsis protophloem differentiation and root meristem growth by CLE45 requires the receptor-like kinase BAM3.

Peptide signaling presumably occupies a central role in plant development, yet only few concrete examples of receptor-ligand pairs that act in the context of specific differentiation processes have been described. Here we report that second-site null mutations in the Arabidopsis leucine-rich repeat receptor-like kinase gene barely any meristem 3 (BAM3) perfectly suppress the postembryonic root meristem growth defect and the associated perturbed protophloem development of the brevis radix (brx) mutant. The roots of bam3 mutants specifically resist growth inhibition by the CLAVATA3/ENDOSPERM SURROUNDING REGION 45 (CLE45) peptide ligand. WT plants transformed with a construct for ectopic overexpression of CLE45 could not be recovered, with the exception of a single severely dwarfed and sterile plant that eventually died. By contrast, we obtained numerous transgenic bam3 mutants transformed with the same construct. These transgenic plants displayed a WT phenotype, however, supporting the notion that CLE45 is the likely BAM3 ligand. The results correlate with the observation that external CLE45 application represses protophloem differentiation in WT, but not in bam3 mutants. BAM3, BRX, and CLE45 are expressed in a similar spatiotemporal trend along the developing protophloem, up to the end of the transition zone. Induction of BAM3 expression upon CLE45 application, ectopic overexpression of BAM3 in brx root meristems, and laser ablation experiments suggest that intertwined regulatory activity of BRX, BAM3, and CLE45 could be involved in the proper transition of protophloem cells from proliferation to differentiation, thereby impinging on postembryonic growth capacity of the root meristem.

DNA multigene sequencing of topotypic specimens of the fascioliasis vector Lymnaea diaphana and phylogenetic analysis of the genus Pectinidens (Gastropoda)

Freshwater lymnaeid snails are crucial in defining transmission and epidemiology of fascioliasis. In South America, human endemic areas are related to high altitudes in Andean regions. The species Lymnaea diaphana has, however, been involved in low altitude areas of Chile, Argentina and Peru where human infection also occurs. Complete nuclear ribosomal DNA 18S, internal transcribed spacer (ITS)-2 and ITS-1 and fragments of mitochondrial DNA 16S and cytochrome c oxidase (cox)1 genes of L. diaphana specimens from its type locality offered 1,848, 495, 520, 424 and 672 bp long sequences. Comparisons with New and Old World Galba/Fossaria, Palaearctic stagnicolines, Nearctic stagnicolines, Old World Radix and Pseudosuccinea allowed to conclude that (i) L. diaphana shows sequences very different from all other lymnaeids, (ii) each marker allows its differentiation, except cox1 amino acid sequence, and (iii) L. diaphana is not a fossarine lymnaeid, but rather an archaic relict form derived from the oldest North American stagnicoline ancestors. Phylogeny and large genetic distances support the genus Pectinidens as the first stagnicoline representative in the southern hemisphere, including colonization of extreme world regions, as most southern Patagonia, long time ago. The phylogenetic link of L. diaphana with the stagnicoline group may give light to the aforementioned peculiar low altitude epidemiological scenario of fascioliasis.

Parallel changes in genetic diversity and species diversity following a natural disturbance.

We examined the spatial and temporal variation of species diversity and genetic diversity in a metacommunity comprising 16 species of freshwater gastropods. We monitored species abundance at five localities of the Ain river floodplain in southeastern France, over a period of four years. Using 190 AFLP loci, we monitored the genetic diversity of Radix balthica, one of the most abundant gastropod species of the metacommunity, twice during that period. An exceptionally intense drought occurred during the last two years and differentially affected the study sites. This allowed us to test the effect of natural disturbances on changes in both genetic and species diversity. Overall, local (alpha) diversity declined as reflected by lower values of gene diversity H(S) and evenness. In parallel, the among-sites (beta) diversity increased at both the genetic (F(ST)) and species (F(STC)) levels. These results suggest that disturbances can lead to similar changes in genetic and community structure through the combined effects of selective and neutral processes.

Ancrage/institutionnalisation des actions de l'OFSP visant à la réduction des problèmes liés à la toxicomanie : l'appréciation des responsables des programmes

[Table des matières] 1. Introduction. 2. Concepts et modèles d'ancrage. 3. Méthode. 4. Analyse de l'ancrage des programmes. 4.1 Programme Prévention des dépendances dans les communes (RADIX). 4.2 Programme Voilà. 4.3 Programme Fil rouge. 4.4 Programme Funtasy Projects. 4.5 Programme-cadre Ecoles et santé / REES-CH. 4.6 La "Formation des médiateurs scolaires de Suisse romande et du Tessin" et le Projet "Médication" (Ecoles et santé). 4.7 Programme "Drogue ou Sport?", Service "Drogues et sport", Programme "Sport et drogues" / LaOla. 4.8 Les projets soutenus par le Bureau suisse pour la réduction des risques liés aux drogues (OSEO). 4.9 Matériel de prévention de la toxicomanie produit par l'ISPA. 5. Conclusions : Les éléments transversaux d'ancrage des programmes. 6. Annexes.

Positional information by differential endocytosis splits auxin response to drive Arabidopsis root meristem growth.

In the Arabidopsis root meristem, polar auxin transport creates a transcriptional auxin response gradient that peaks at the stem cell niche and gradually decreases as stem cell daughters divide and differentiate [1-3]. The amplitude and extent of this gradient are essential for both stem cell maintenance and root meristem growth [4, 5]. To investigate why expression of some auxin-responsive genes, such as the essential root meristem growth regulator BREVIS RADIX (BRX) [6], deviates from this gradient, we combined experimental and computational approaches. We created cellular-level root meristem models that accurately reproduce distribution of nuclear auxin activity and allow dynamic modeling of regulatory processes to guide experimentation. Expression profiles deviating from the auxin gradient could only be modeled after intersection of auxin activity with the observed differential endocytosis pattern and positive autoregulatory feedback through plasma-membrane-to-nucleus transfer of BRX. Because BRX is required for expression of certain auxin response factor targets, our data suggest a cell-type-specific endocytosis-dependent input into transcriptional auxin perception. This input sustains expression of a subset of auxin-responsive genes across the root meristem's division and transition zones and is essential for meristem growth. Thus, the endocytosis pattern provides specific positional information to modulate auxin response.

Dynamic, auxin-responsive plasma membrane-to-nucleus movement of Arabidopsis BRX.

In Arabidopsis, interplay between nuclear auxin perception and trans-cellular polar auxin transport determines the transcriptional auxin response. In brevis radix (brx) mutants, this response is impaired, probably indirectly because of disturbed crosstalk between the auxin and brassinosteroid pathways. Here we provide evidence that BRX protein is plasma membrane-associated, but translocates to the nucleus upon auxin treatment to modulate cellular growth, possibly in conjunction with NGATHA class B3 domain-type transcription factors. Application of the polar auxin transport inhibitor naphthalene phthalamic acid (NPA) resulted in increased BRX abundance at the plasma membrane. Thus, nuclear translocation of BRX could depend on cellular auxin concentration or on auxin flux. Supporting this idea, NPA treatment of wild-type roots phenocopied the brx root meristem phenotype. Moreover, BRX is constitutively turned over by the proteasome pathway in the nucleus. However, a stabilized C-terminal BRX fragment significantly rescued the brx root growth phenotype and triggered a hypocotyl gain-of-function phenotype, similar to strong overexpressors of full length BRX. Therefore, although BRX activity is required in the nucleus, excess activity interferes with normal development. Finally, similar to the PIN-FORMED 1 (PIN1) auxin efflux carrier, BRX is polarly localized in vascular cells and subject to endocytic recycling. Expression of BRX under control of the PIN1 promoter fully rescued the brx short root phenotype, suggesting that the two genes act in the same tissues. Collectively, our results suggest that BRX might provide a contextual readout to synchronize cellular growth with the auxin concentration gradient across the root tip.

Molecular genetic framework for protophloem formation.

The phloem performs essential systemic functions in tracheophytes, yet little is known about its molecular genetic specification. Here we show that application of the peptide ligand CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION 45 (CLE45) specifically inhibits specification of protophloem in Arabidopsis roots by locking the sieve element precursor cell in its preceding developmental state. CLE45 treatment, as well as viable transgenic expression of a weak CLE45(G6T) variant, interferes not only with commitment to sieve element fate but also with the formative sieve element precursor cell division that creates protophloem and metaphloem cell files. However, the absence of this division appears to be a secondary effect of discontinuous sieve element files and subsequent systemically reduced auxin signaling in the root meristem. In the absence of the formative sieve element precursor cell division, metaphloem identity is seemingly adopted by the normally procambial cell file instead, pointing to possibly independent positional cues for metaphloem formation. The protophloem formation and differentiation defects in brevis radix (brx) and octopus (ops) mutants are similar to those observed in transgenic seedlings with increased CLE45 activity and can be rescued by loss of function of a putative CLE45 receptor, BARELY ANY MERISTEM 3 (BAM3). Conversely, a dominant gain-of-function ops allele or mild OPS dosage increase suppresses brx defects and confers CLE45 resistance. Thus, our data suggest that delicate quantitative interplay between the opposing activities of BAM3-mediated CLE45 signals and OPS-dependent signals determines cellular commitment to protophloem sieve element fate, with OPS acting as a positive, quantitative master regulator of phloem fate.

A hyperactive quantitative trait locus allele of Arabidopsis BRX contributes to natural variation in root growth vigor.

Quantitative trait loci analysis of natural Arabidopsis thaliana accessions is increasingly exploited for gene isolation. However, to date this has mostly revealed deleterious mutations. Among them, a loss-of-function allele identified the root growth regulator BREVIS RADIX (BRX). Here we present evidence that BRX and the paralogous BRX-LIKE (BRXL) genes are under selective constraint in monocotyledons as well as dicotyledons. Unexpectedly, however, whereas none of the Arabidopsis orthologs except AtBRXL1 could complement brx null mutants when expressed constitutively, nearly all monocotyledon BRXLs tested could. Thus, BRXL proteins seem to be more diversified in dicotyledons than in monocotyledons. This functional diversification was correlated with accelerated rates of sequence divergence in the N-terminal regions. Population genetic analyses of 30 haplotypes are suggestive of an adaptive role of AtBRX and AtBRXL1. In two accessions, Lc-0 and Lov-5, seven amino acids are deleted in the variable region between the highly conserved C-terminal, so-called BRX domains. Genotyping of 42 additional accessions also found this deletion in Kz-1, Pu2-7, and Ws-0. In segregating recombinant inbred lines, the Lc-0 allele (AtBRX(Lc-0)) conferred significantly enhanced root growth. Moreover, when constitutively expressed in the same regulatory context, AtBRX(Lc-0) complemented brx mutants more efficiently than an allele without deletion. The same was observed for AtBRXL1, which compared with AtBRX carries a 13 amino acid deletion that encompasses the deletion found in AtBRX(Lc-0). Thus, the AtBRX(Lc-0) allele seems to contribute to natural variation in root growth vigor and provides a rare example of an experimentally confirmed, hyperactive allelic variant.

MOLECULAR MECHANISMS OF A ROOT SYSTEM TO SOIL ADAPTATION

Contrairement aux animaux, les plantes sont des organismes sessiles qui ne possèdent pas de mécanismes de fuite quand les conditions environnementales ne sont plus optimales. Les plantes sont physiquement ancrées à l'endroit où elles ont germées et aux conditions environnementales qui parfois peuvent être extrêmes. Les possibilités d'acclimatation de différentes espèces, parfois même de groupes de plantes au sein d'une même espèce, peuvent varier mais repose sur une adaptation génétique de la plante. L'adaptation est un long processus qui repose sur l'apparition spontanée de mutations génétiques, leur mise à l'épreuve face aux conditions environnementales, et dans le cas où la mutation a un impact positif sur la survie dans cet habitat particulier, elle sera maintenue dans une population donnée de plantes. De telles populations, appelées écotypes, sont le matériel de départ pour la découverte de gènes qui induisent un bénéfice pour la plante dans un environnement donné. La plante la plus étudiée en biologie moléculaire est Arabidopsis thaliana, l'arabette des prés. Dans une étude précédente, les racines d'écotypes naturels d'Arabidopsis ont été comparées et un écotype, Uk-1, avait le système racinaire le plus particulier. Cet écotype possède des racines beaucoup plus courtes et plus ramifiées que tous les autres écotypes. Des analyses plus poussées ont montré qu'une seule mutation dans un gène était la cause de ce phénotype, le gène BREVIS RADIX (BRX), mot latin signifiant 'racine courte'. Bien que l'on connaisse le gène BRX, on connaît finalement peu de choses sur son importance adaptative. Dans cette étude, nous avons montré que la mutation dans le gène BRX rend la plante plus résistante aux sols acides. Dans l'optique de mieux comprendre cette valeur adaptative du mutant brx, nous avons analysé dans quels tissus le gène BRX jouait un rôle important. Nous avons pu mettre en évidence que BRX est important pour le développement du protophloème. Le protophloème est un élément du système vasculaire de la plante. En général, les plantes supérieures possèdent deux systèmes de transport à longue distance. L'un d'eux, appelé xylème, transporte l'eau et les nutriments absorbés du sol par les racines vers les feuilles. Les feuilles sont le siège du processus de photosynthèse au cours duquel sont produits des sucres qui devront être distribués partout dans les autres parties de la plante. Le tissu cellulaire chargé de livrer les produits de la photosynthèse, ainsi que les régulateurs de croissance, est le phloème. Ce dernier regroupe le métaphloème et le protophloème. Le protophloème est essentiel pour la livraison des sucres synthétisés ainsi que des signaux de croissance aux pointes des racines, centres organogéniques responsables de la production de nouvelles cellules durant la phase de croissance de la racine. La structure du protophloème peut être décrite comme des tubes continus, vides et résistants, faits de cellules spécialisées qui permettent un transport efficace et rapide. Nous avons montré que dans les mutants brx ces canaux de transports sont discontinus car certaines cellules n'ont pas terminé leur cycle de différenciation. Ces cellules obstruent le conduit ce qui fait que les sucres et les signaux de croissance, comme l'auxine, ne peuvent plus être transportés aux méristèmes. En conséquence, la prolifération de l'activité des méristèmes est compromise, ce qui explique les racines courtes. Au lieu d'être délivré aux méristèmes, l'auxine se concentre en amont des méristèmes où cela provoque l'apparition de nouvelles racines branchées et, très probablement, l'activation des pompes à protons. Sur des sols acides, la concentration en ion H+ est très élevée. Ces ions entrent dans les cellules de la racine par diffusion et perturbent notablement la croissance des racines et de la plante en général. Si les cellules de la racine possédaient des pompes à protons hyperactives, elles seraient capable d'évacuer le surplus d'ions H+ en dehors de la cellule, ce qui leur assurerait de meilleures chances de survie sur sols acides. De fait, le mutant brx est capable d'acidifier le milieu de culture dans lequel il est cultivé plus efficacement que la plante sauvage. Ce mutant est également capable de donner plus de progéniture sur ce type de milieu de croissance que les plantes sauvages. Finalement, nous avons trouvé d'autres mutants brx en milieu naturel poussant sur sols acides, ce qui suggère fortement que la mutation du gène BRX est une des causes de l'adaptation aux sols acides. -- Plants as sessile organisms have developed different mechanisms to cope with the complex environmental conditions in which they live. Adaptation is the process through which traits evolve by natural selection to functionally improve in a given environmental context. An adaptation to the environment is characterized by the genetic changes in the entire populations that have been fixed by natural selection over many generations. BREVIS RADIX (BRX) gene was found through natural Arabidopsis accessions screen and was characterized as a root growth regulator since loss-of-function mutants exhibit arrested post-embryonic primary root growth in addition to a more branched root system. Although brx loss-of-function causes a complete alteration in root architecture, BRX activity is only required in the root vasculature, in particular in protophloem cell file. Protophloem is a part of the phloem transport network and is responsible for delivery of photo-assimilates and growth regulators, coming from the shoot through mature phloem component - metaphloem, to the all plant primary meristems. In order to perform its function, protophloem is the first cell file to differentiate within the root meristem. During this process, protophloem cells undergo a partial programmed cell death, during which they build a thicker cell wall, degrade nucleus and tonoplast while plasma membrane stays functional. Interestingly, protophloem cells enter elongation process only after differentiation into sieve elements is completed. Here we show that brx mutants fail to differentiate protophloem cell file properly, a phenotype that can be distinguished by a presence of a "gap" cells, non-differentiated cells between two flanking differentiated cells. Discontinuity of protophloem differentiation in brx mutants is considered to be a consequence of local hyperactivity of CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION 45 (CLE45) - BARELY ANY MERISTEM 3 (BAM3) signaling module. Interestingly, a CLE45 activity, most probably at the level of receptor binding, can be modulated by apoplastic pH. Altogether, our results imply that the activity of proton pumps, expressed in non-differentiated cells of protophloem, must be maintained under certain threshold, otherwise CLE45-BAM3 signaling pathway will be stimulated and in turn protophloem will not differentiate. Based on vacuolar morphology, a premature cell wall acidification in brx mutants stochastically prevents the protophloem differentiation. Only after protophloem differentiates, proton pumps can be activated in order to acidify apoplast and to support enucleated protophloem multifold elongation driven by surrounding cells growth. Finally, the protophloem differentiation failure would result in an auxin "traffic jam" in the upper parts of the root, created from the phloem-transported auxin that cannot be efficiently delivered to the meristem. Physiologically, auxin "leakage" from the plant vasculature network could have various consequences, since auxin is involved in the regulation of almost every aspect of plant growth and development. Thus, given that auxin stimulates lateral roots initiation and growth, this scenario explains more branched brx root system. Nevertheless, auxin is considered to activate plasma membrane proton pumps. Along with this, it has been shown that brx mutants acidify media much more than the wild type plants do, a trait that was proposed as an adaptive feature of naturally occurring brx null alleles in Arabidopsis populations found on acidic soils. Additionally, in our study we found that most of accessions originally collected from acidic sampling sites exhibit hypersensitivity to CLE45 treatment. This implies that adaptation of plants to acidic soil involves a positive selection pressure against upstream negative regulators of CLE45-BAM3 signaling, such as BRX. Perspective analysis of these accessions would provide more profound understanding of molecular mechanisms underlying plant adaptation to acidic soils. All these results are suggesting that targeting of the factors that affect protophloem differentiation is a good strategy of natural selection to change the root architecture and to develop an adaptation to a certain environment. -- Les plantes comme organismes sessiles ont développé différents mécanismes pour s'adapter aux conditions environnementales complexes dans lesquelles elles vivent. L'adaptation est le processus par lequel des traits vont évoluer via la sélection naturelle vers une amélioration fonctionnelle dans un contexte environnemental donné. Une adaptation à l'environnement est caractérisée par des changements génétiques dans des populations entières qui ont été fixés par la sélection naturelle sur plusieurs générations. Le gène BREVIS RADIX (BRX) a été identifié dans le crible d'une collection d'accessions naturelles d'Arabidopsis et a été caractérisé comme un régulateur de la croissance racinaire étant donné que le mutant perte-de-fonction montre une croissance racinaire primaire arrêtée au stade post-embryonnaire et présente de plus un système racinaire plus ramifié que la plante sauvage. Bien que le mutant perte-de-fonction brx cause une altération complète de l'architecture racinaire, l'activité de BRX n'est requise que dans la vascularisation racinaire, en particulier au niveau du protophloème. Le protophloème est un composant du réseau de transport du phloème et est responsable du transit des dérivés de la photosynthèse ainsi que des régulateurs de croissances, venant de la partie aérienne par le phloème mature (métaphloème) vers tous les méristèmes primaires de la plante. Pour pouvoir réaliser sa fonction, le protophloème est la première file de cellules à se différencier à l'intérieur du méristème de la racine. Pendant ce processus, les cellules du protophloème subissent une mort cellulaire programmée partielle durant laquelle elles épaississent leur paroi cellulaire, dégradent le noyau et le tonoplaste tandis que la membrane plasmique demeure fonctionnelle. De manière intéressante, les cellules du protophloème entament le processus d'allongement seulement après que la différenciation en tubes criblés soit complète. Ce travail montre que le mutant brx est incapable de mener à bien la différenciation de la file de cellules du protophloème, phénotype qui peut être visualisé par la présence de cellules 'trous', de cellules non différenciées entourées de deux cellules différenciées. La discontinuité de la différenciation du phloème dans le mutant brx est considérée comme la conséquence de l'hyperactivité localisée du module de signalisation CLA VA TA3/EMBRYO SURROUNDING REGION 45 (CLE45) - BARELY ANY MERISTEM 3 (BAM3). De manière intéressante, l'activité de CLE45, très probablement au niveau de la liaison avec le récepteur, peut être modulé par le pH apoplastique. Pris ensemble, nos résultats impliquent que l'activité des pompes à protons, actives dans les cellules non différenciées du protophloème, doit être maintenue en dessous d'un certain seuil autrement la cascade de signalisation CLE45-BAM3 serait stimulée, en conséquence de quoi le protophloème ne pourrait se différencier. D'après la morphologie vacuolaire, une acidification prématurée de la paroi cellulaire dans le mutant brx empêche la différenciation du protophloème de manière stochastique. Une fois que le protophloème se différencie, les pompes à protons peuvent alors être activées afin d'acidifier l'apoplaste et ainsi faciliter l'allongement des cellules énuclées du protophloème, entraînées par la croissance des cellules environnantes. Finalement, la différenciation défectueuse du protophloème produit une accumulation d'auxine dans la partie supérieure de la racine car le phloème ne peut plus acheminer efficacement l'auxine au méristème. Physiologiquement, la 'fuite' d'auxine à partir du réseau vasculaire de la plante peut avoir des conséquences variées puisque l'auxine est impliquée dans la régulation de la majorité des aspects de la croissance et développement de la plante. Etant donné que l'auxine stimule l'initiation et développement des racines latérales, ce scénario pourrait expliquer le système racinaire plus ramifié du mutant brx. En plus, l'auxine est considérée comme un activateur des pompes à protons. Par ailleurs, nous avons montré que les mutants brx ont la capacité d'acidifier le milieu plus efficacement que les plantes sauvages, une caractéristique des populations sauvages <¥Arabidopsis poussant sur des sols acides et contenant les allèles délétés brx. De plus, dans nos résultats nous avons mis en évidence que la plupart des accessions collectées originellement sur des sites acidophiles montre une hypersensibilité au traitement par CLE45. Ceci implique que l'adaptation des plantes aux sols acides repose sur la pression de sélection positive à rencontre des régulateurs négatifs de CLE45- BAM3, situés en amont de la cascade, tel le produit du gène BRX. Les analyses de ces accessions pourraient aboutir à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires responsables de l'adaptation des plantes aux sols acides. Tous nos résultats suggèrent que le ciblage des facteurs affectant la différenciation du protophloème serait une stratégie gagnante dans la sélection naturelle pour changer l'architecture de la racine et ainsi s'adapter efficacement à un nouvel environnement.