Characterization of root apoplastic barriers in Arabidopsis thaliana

In vascular plants, the best-known feature of a differentiated endodermal cell is the "Casparian Strip" (CS). This structure refers to a highly localized cell wall impregnation in the transversal and anticlinal walls of the cell, which surrounds the cell like a belt/ring and is tightly coordinated with respect to neighboring cells. Analogous to tight junctions in animal epithelia, CS in plants act as a diffusion barrier that controls the movement of water and ions from soil into the stele. Since its first description by Robert Caspary in 1865 there have been many attempts to identify the chemical nature of the cell wall deposition in CS. Suberin, lignin, or both have been claimed to be the important components of CS in a series of different species. However, the exact chemical composition of CS has remained enigmatic. This controversy was due to the confusion and lack of knowledge regarding the precise measurement of three developmental stages of the endodermis. The CS represent only the primary stage of endodermal differentiation, which is followed by the deposition of suberin lamellae all around the cellular surface of endodermal cells (secondary developmental stage). Therefore, chemical analysis of whole roots, or even of isolated endodermal tissues, will always find both of the polymers present. It was crucial to clarify this point because this will guide our efforts to understand which cell wall biosynthetic component becomes localized in order to form the CS. The main aim of my work was to find out the major components of (early) CS, as well as their spatial and temporal development, physiological roles and relationship to barrier formation. Employing the knowledge and tools that have been accumulated over the last few years in the model plant Arabidopsis thaliana, various histological and chemical assays were used in this study. A particular feature of my work was to completely degrade, or inhibit formation of lignin and suberin biopolymers by biochemical, classical genetic and molecular approaches and to investigate its effect on CS formation and the establishment of a functional diffusion barrier. Strikingly, interference with monolignol biosynthesis abrogates CS formation and delays the formation of function diffusion barrier. In contrast, transgenic plants devoid of any detectable suberin still develop a functional CS. The combination of all these assays clearly demonstrates that the early CS polymer is made from monolignol (lignin monomers) and is composed of lignin. By contrast, suberin is formed much later as a secondary wall during development of endodermis. These early CS are functionally sufficient to block extracellular diffusion and suberin does not play important role in the establishment of early endodermal diffusion barrier. Moreover, suberin biosynthetic machinery is not present at the time of CS formation. Our study finally concludes the long-standing debate about the chemical nature of CS and opens the door to a new approach in lignin research, specifically for the identification of the components of the CS biosynthetic pathway that mediates the localized deposition of cell walls. I also made some efforts to understand the patterning and differentiation of endodermal passage cells in young roots. In the literature, passage cells are defined as a non- suberized xylem pole associated endodermal cells. Since these cells only contain the CS but not the suberin lamellae, it has been assumed that these cells may offer a continued low-resistance pathway for water and minerals into the stele. Thus far, no genes have been found to be expressed specifically in passage cells. In order to understand the patterning, differentiation, and physiological role of passage it would be crucial to identify some genes that are exclusively expressed in these cells. In order to identify such genes, I first generated fluorescent marker lines of stele-expressed transporters that have been reported to be expressed in the passage cells. My aim was to first highlight the passage cells in a non-specific way. In order to find passage cell specific genes I then adapted a two-component system based on previously published methods for gene expression profiling of individual cell types. This approach will allow us to target only the passage cells and then to study gene expression specifically in this cell type. Taken together, this preparatory work will provide an entry point to understand the formation and role of endodermal passage cells. - Chez les plantes vasculaires, la caractéristique la plus commune des cellules différentiées de l'endoderme est la présence de cadres de Caspary. Cette structure correspond à une imprégnation localisée des parties transversales et anticlinales de la paroi cellulaire. Cela donne naissance, autour de la cellule, à un anneau/cadre qui est coordonné par rapport aux cellules voisines. De manière analogue aux jonctions serrées des épithéliums chez les animaux, les cadres de Caspary agissent chez les plantes comme barrière de diffusion, contrôlant le mouvement de l'eau et des ions à travers la racine entre le sol et la stèle. Depuis leur première description par Robert Caspary en 1865, beaucoup de tentatives ont eu pour but de définir la nature chimique de ces cadres de Caspary. Après l'étude de différentes espèces végétales, à la fois la subérine, la lignine ou les deux ont été revendiquées comme étant des composants importants de ces cadres. Malgré tout, leur nature chimique exacte est restée longtemps énigmatique. Cette controverse provient de la confusion et du manque de connaissance concernant la détermination précise des trois stades de développement de l'endoderme. Les cadres de Caspary représentent uniquement le stade primaire de différentiation de l'endoderme. Celui-ci est suivi par le second stade de différentiation, la déposition de lamelles de subérine tout autour de la cellule endodermal. De ce fait, l'analyse chimique de racines entières ou de cellules d'endoderme isolées ne permet pas de séparer les stades de différentiation primaire et secondaire et aboutit donc à la présence des deux polymères. Il est également crucial de clarifier ce point dans le but de connaître quelle machinerie cellulaire localisée à la paroi cellulaire permet l'élaboration des cadres de Caspary. En utilisant les connaissances et les outils accumulés récemment grâce à la plante modèle Arabidopsis thaliana, divers techniques histologiques et chimiques ont été utilisées dans cette étude. Un point particulier de mon travail a été de dégrader ou d'inhiber complètement la formation de lignine ou de subérine en utilisant des approches de génétique classique ou moléculaire. Le but étant d'observer l'effet de l'absence d'un de ces deux polymères sur la formation des cadres de Caspary et l'établissement d'une barrière de diffusion fonctionnelle. De manière frappante, le fait d'interférer avec la voie de biosynthèse de monolignol (monomères de lignine) abolit la formation des cadres de Caspary et retarde l'élaboration d'une barrière de diffusion fonctionnelle. Par contre, des plantes transgéniques dépourvues d'une quantité détectable de subérine sont quant à elles toujours capables de développer des cadres de Caspary fonctionnels. Mises en commun, ces expériences démontrent que le polymère formant les cadres de Caspary dans la partie jeune de la racine est fait de monolignol, et que de ce fait il s'agit de lignine. La subérine, quant à elle, est formée bien plus tard durant le développement de l'endoderme, de plus il s'agit d'une modification de la paroi secondaire. Ces cadres de Caspary précoces faits de lignine suffisent donc à bloquer la diffusion extracellulaire, contrairement à la subérine. De plus, la machinerie de biosynthèse de la subérine n'est pas encore présente au moment de la formation des cadres de Caspary. Notre étude permet donc de mettre un terme au long débat concernant la nature chimique des cadres de Caspary. De plus, elle ouvre la porte à de nouvelles approches dans la recherche sur la lignine, plus particulièrement pour identifier des composants permettant la déposition localisée de ce polymère dans la paroi cellulaire. J'ai aussi fais des efforts pour mettre en évidence la formation ainsi que le rôle des cellules de passage dans les jeunes racines. Dans la littérature, les cellules de passage sont définies comme de la cellule endodermal faisant face aux pôles xylèmes et dont la paroi n'est pas subérisée. Du fait que ces cellules contiennent uniquement des cadres de Caspary et pas de lamelle de subérine, il a été supposé qu'elles ne devraient offrir que peu de résistance au passage de l'eau et des nutriments entre le sol et la stèle. Le rôle de ces cellules de passage est toujours loin d'être clair, de plus aucun gène s'exprimant spécifiquement dans ces cellules n'a été découvert à ce jour. De manière à identifier de tels gènes, j'ai tout d'abord généré des marqueurs fluorescents pour des transporteurs exprimés dans la stèle mais dont l'expression avait également été signalée dans l'endoderme, uniquement dans les cellules de passage. J'ai ensuite développé un système à deux composants basé sur des méthodes déjà publiées, visant principalement à étudier le profil d'expression génique dans un type cellulaire donné. En recoupant les gènes exprimés spécifiquement dans l'endoderme à ceux exprimés dans la stèle et les cellules de passage, il nous sera possible d'identifier le transriptome spécifique de ces cellules. Pris dans leur ensemble, ces résultats devraient donner un bon point d'entrée dans la définition et la compréhension des cellules de passage.

Les deux visages de l'autophagie dans le système nerveux [The two faces of autophagy in the nervous system].

Autophagy is a cellular mechanism for degrading proteins and organelles. It was first described as a physiological process essential for maintaining homeostasis and cell survival, but understanding its role in conditions of stress has been complicated by the recognition of a new type of cell death ("type 2") characterized by deleterious autophagic activity. This paradox is important in the central nervous system where the activation of autophagy seems to be protective in certain neurodegenerative diseases but deleterious in cerebral ischemia. The development of new therapeutic strategies based on the manipulation of autophagy will need to take into account these opposing roles of autophagy.

Les expériences de vulnérabilité collective : de la fragilisation de principes normatifs à leur réaffirmation, de la problématisation de frontières intergroupes à la reconnaissance de droits universels

Plan du travail La première partie de cette thèse est consacrée à la tentative d'identifier les racines et lés contours d'une théorie de la vulnérabilité collective. Des approches théoriques et empiriques différentes sont exposées, et parfois revisitées, dans le but de proposer une perspective intégrative des sollicitations psychologiques particulières et des comportements sociaux caractéristiques d'un contexte de vulnérabilité collective. Dans le premier chapitre, les liens conceptuels entre les trois notions fondamentales de normes, de communautés et d'histoire sont explicités, afin de clarifier l'approche non-réductionniste des dynamiques collectives qui oriente le travail. Une attention particulière est accordée aux processus par lesquels des comportements sociaux orientés par des normes pertinentes au sein d'une communauté permettent de clarifier et de transformer des identités sociales (Reicher, 1982), voire de générer de nouveaux faits institutionnels (Searle, 1995). Il s'agit aussi de mettre en évidence l'apport potentiel d'une théorie qui se construit autour de l'articulation entre l'individu et son contexte social, à un débat épistémologique et méta-théorique entre psychologues sociaux, présent dès l'origine de la discipline (voire notamment Doise, 1982 ; Greenwood, 2004 ; Reicher, 2004 ; Tajfel, 1972). Les deux chapitres suivants proposent une logique explicative de la manière dont les membres d'une communauté, traversant une expérience de vulnérabilité collective, construisent une ligne d'action pour réagir aux sollicitations particulières d'un tel contexte social. Plus précisément, le chapitre 2 met en perspective des travaux de psychologie sociale sur le décalage entre l'identification d'injustices personnelles et l'identification d'injustices collectives, avec des travaux de sciences politiques sur le contraste entre l'irrationnalité apparente des comportements politiques compte tenu des situations de vie individuelles, et la rationnalité collective émergente de ces comportements en réaction à l'évolution de la situation collective. Le chapitre 3 met en perspective les travaux de psychologie sociale sur les motivations psychologiques et les stratégies mises en oeuvre afin de protéger la croyance fondamentale de vivre dans un monde juste, avec des travaux sociologiques rendant compte de l'incapacité humaine à supporter des situations d'anomie. Ces deux chapitres permettent ainsi d'étayer théoriquement l'hypothèse fondamentale qu'une expérience de vulnérabilité collective suscite des réactions qui dépassent la somme des réactions individuelles aux expériences personnelles de victimisation correspondantes. Ils amèneront à identifier deux types de comportements sociaux comme réactions typiques à un contexte de vulnérabilité collective : la contestation des dirigeants et des institutions du pouvoir établi, ainsi que la condamnation des transgressions des principes normatifs fragilisés. Lors des deux derniers chapitres de la partie théorique, ces phénomènes sont inscrits dans une temporalité plus longue. Le chapitre 4 tâche, d'une part, de préciser les conditions sociohistoriques particulières dans lesquelles la mise en cause du pouvoir établi et la réaffirmation de principes normatifs fragilisés amène à la reconnaissance que ces principes devraient s'appliquer également au traitement de personnes en dehors des frontières d'une communauté d'appartenance exclusive, ainsi qu'en particulier à la reconnaissance de droits universels. D'autre part, ce chapitre soulève la question des processus d'institutionnalisation qui stabilisent dans le temps les acquis normatifs résultant d'épisodes socio-historiques spécifiques, en particulier sous forme d'une inscription dans le droit international. L'idée est développée ainsi que c'est avant tout lors d'épisodes de problématisation d'identités exclusives que naît ou renaît l'aspiration à instituer une identité humaine. Le chapitre 5, finalement, introduit un second processus par lequel les acquis normatifs, résultant d'épisodes de vulnérabilité collective, sont susceptibles d'être préservés, à partir de l'idée que ceux-ci ne génèrent pas seulement des conditions favorables à l'émergence de nouvelles institutions, mais affectent également les engagements identitaires d'un nombre important d'individus simultanément. L'hypothèse est développée que la transition à la vie adulte constitue un passage du parcours de vie qui est particulièrement propice à un effet durable du contexte socio-historique sur les engagements identitaires d'une personne. De cette manière, la génération des jeunes adultes lors d'une expérience de vulnérabilité collective est susceptible de porter à travers le temps les traces des reconfigurations symboliques résultant de l'événement. Les arguments théoriques développés à travers les cinq premiers chapitres sont condensés sous forme d'une série de propositions théoriques falsifiables, en plus de l'hypothèse fondamentale d'irréductibilité de l'expérience collective. Afin de faciliter et de structurer la lecture des chapitres 2 à 5, chacune de ces propositions est placée en amont du chapitre dans lequel sont présentés les principaux arguments théoriques qui l'étayent. Ceci devrait aider à la mise en relief d'un fil rouge qui organise ces chapitres au-delà des ramifications argumentatives plus fines. Les propositions théoriques énoncées sont conçues comme un système théorique ; la signification de chacune d'entre elle peut être appréhendée au mieux en relation avec l'ensemble des autres propositions. Néanmoins, ces propositions sont formulées de manière à ce que chacune puisse être confrontée séparément à des observations empiriques systématiques. Il s'agit de répondre entre autres à une exigence pragmatique : aucune base de données, existante à ce jour, ne permettrait une évaluation complète du système théorique proposé. Les deux autres parties de la thèse présentent une suite d'études empiriques destinées à évaluer la pertinence des idées théoriques développées lorsque celles-ci sont appliquées à deux types particuliers d'expériences de vulnérabilité collective : au contexte des sociétés européennes connaissant actuellement un phénomène d'exclusion sociale massive (deuxième partie) et au contexte des sociétés d'après-guerre (troisième partie). Dans les deux cas, une stratégie méthodologique en deux temps est poursuivie. La première étape consiste dans la présentation d'analyses secondaires de la base de données internationale la plus pertinente à disposition. Il s'agit des données du European Social Survey (EES), ainsi que de l'enquête People on War (PoW), c'est-à-dire de deux enquêtes comparatives portant sur des échantillons représentatifs des populations d'un nombre de contextes considérables. Elles présentent l'avantage majeur de fournir simultanément des informations sur les expériences de victimisation pertinentes -situations de chômage et de pauvreté, dans le premier cas, expériences traumatisantes de la guerre dans le second - et sur l'expression de jugements politiques ou normatifs. Etant donné le caractère représentatif des échantillons étudiés, il est possible de construire des indicateurs qui informent sur la qualité des expériences collectives par agrégation des expériences individuelles à un niveau contextuel. L'utilisation de méthodes d'analyse multiniveaux permet ensuite de démêler l'impact des expériences collectives de celui des expériences individuelles sur les jugements exprimés. La deuxième étape consiste à compléter les analyses secondaires par une enquête réalisée directement en vue du cadre théorique présenté ici. Deux enquêtes ont été réalisées sur des échantillons de jeunes (pré-)adultes, à travers des contextes moins nombreux, mais directement sélectionnés selon des critères théoriques. Ainsi, l'Enquête sur l'entrée dans la vie adulte à travers trois régions françaises (EVA), se concentre sur trois contextes régionaux qui représentent trois situations-type quant à l'intensité de la vulnérabilité collective liée à l'exclusion sociale : particulièrement forte, intermédiaire ou particulièrement faible. L'enquête Transition to adulthood and collective expériences survey (TRACES) rassemble quatre pays d'ex-Yougoslavie, selon un plan qui croise les deux types de vulnérabilité collective pris en compte : deux contextes sur quatre ont été marqués par un épisode de vulnérabilité collective particulièrement intense lié à la guerre, et deux contextes sont marqués par une très forte vulnérabilité collective liée à l'exclusion sociale ; l'un de ces deux derniers contextes seulement a également été fortement affecté par la guerre. Se concentrant sur des échantillons plus modestes, ces deux enquêtes permettent des approfondissements importants, du fait qu'elles recourent à des outils d'enquête taillés sur mesure pour la problématique présente, en particulier des outils permettant d'évaluer les réactions face à des cas concrets de violations des droits humains, présentés sous forme de scénarios. Dans leur ordre de présentation, l'objet des quatre chapitres empiriques se résume de la manière suivante. Le chapitre 6 présente des analyses secondaires des deux premières vagues du ESS (2002 et 2004), portant en premier lieu sur l'impact du degré d'exclusion sociale sur la contestation des dirigeants et des institutions politiques, à travers vingt pays européens. Une importance particulière est accordée à la manière dont les expériences modulent l'effet des insertions dans des relations entre groupes asymétriques sur les jugements politiques, ainsi que sur la durabilité des effets des expériences collectives en fonction des cohortes. Les analyses de l'enquête EVA, dans le chapitre 7, approfondissent l'étude des liens entre contexte de vulnérabilité collective liée à l'exclusion sociale, l'insertion dans des rapports sociaux asymétriques et la contestation des institutions politiques. De plus, elles mettent en perspective ces liens avec les variations, en fonction du contexte et de l'origine sociale, de la condamnation de transgressions concrètes des droits socio-économiques. Le chapitre 8 rapporte les analyses secondaires de l'enquête PoW de 1999, qui visent en premier lieu à expliquer - à travers 14 contextes d'après-guerre sur quatre continents - les condamnations des violations du droit international humanitaire et la reconnaissance du caractère légal des normes transgressées en fonction de la distribution des expériences traumatisantes au sein de chaque contexte. Ces analyses permettent en particulier de comparer l'effet à moyen terme de ces expériences en fonction de l'âge au moment de la période du conflit armé. Finalement, le chapitre 9 présente des résultats de l'enquête TRACES. Ceux-ci permettent d'évaluer l'impact des expériences d'une vulnérabilité collective liée à la guerre sur la cohorte des jeunes adultes de la guerre, et de le mettre en perspective avec l'impact de l'exclusion sociale massive. Plusieurs dimensions sont prises en compte : la contestation des institutions politiques et la force de la condamnation de la violation des normes humanitaires ou des droits socio-économiques, ainsi que la reconnaissance d'une juridiction internationale en la matière. De plus, les fonctions psychologiques spécifiques de l'engagement dans la réaffirmation de normes fragilisées sont étudiées, notamment en termes d'effets sur la restauration de la croyance en une justice fondamentale, et sur la satisfaction de vie personnelle. Au fil de ces quatre chapitres empiriques, les propositions théoriques énoncées au préalable servent de passerelles entre le système théorique et les études empiriques. Dans l'introduction de chaque étude, les propositions qui s'y appliquent sont reprises et ensuite reformulées sous forme d'une hypothèse opérationnelle qui adopte la proposition générale au contexte et au phénomène spécifiques. Les deux parties empiriques sont suivies d'une conclusion, qui établit d'abord un bilan de l'apport de l'ensemble des quatre enquêtes analysées à la vérification de toutes les propositions théoriques, pour extraire ensuite trois principes explicatifs plus généraux et pour préciser leur insertion dans un contexte méta-théorique plus large.