增强UV-B辐射对粗枝云杉(Picea asperata Mast.)和青杨(Populus cathayana Rehd.)的影响

光是植物赖以生存的重要环境因子，但是植物在获得光的同时不可避免的会受到紫外辐射的伤害。尤其是近年来，人类向大气中排放的大量氮氧化合物和氟氯烃类化合物(CFC’s)引起臭氧分子的分解，导致到达地球表面的紫外辐射增加，特别是UV-B辐射增强。而另一方面，植物对UV-B辐射反应的敏感性在种间和品种间存在差异，主要受植物基因型，生态型和生活型的控制。本项目分别以粗枝云杉和青杨组杨树为模式植物，从形态和生理生化方面分别研究了来自不同水分背景下的粗枝云杉种群和来自不同UV-B背景下的青杨种群在增强UV-B下的反应及其反应差异,并探讨了干旱、喷施外源脱落酸(ABA)对它们抗UV-B能力的影响。研究成果可为生态系统的恢复与重建提供理论依据和科学指导。主要研究结果如下： 1. 粗枝云杉的两个种群，湿润种群(来自四川黑水)和干旱种群(来自甘肃迭部)在水分良好和干旱状况下表现出对增强UV-B的不同响应。同时，干旱对粗枝云杉抗UV-B能力的影响也得到研究：两种胁迫共同作用时，干旱表现出在一定程度上减弱了增强UV-B对粗枝云杉的生理特性的影响。 干旱胁迫显著降低了两个粗枝云杉种群的光合同化速率(A), 气孔导度(gs)和PSII的有效光量子产量(Y), 同时，提高了非光化学猝灭效率(qN)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性。与湿润种群相比，干旱种群抗旱性更强，表现为干旱种群拥有更高的SOD和干旱进一步加剧了UV-B的胁迫效应。 本研究中，干旱胁迫单独作用时，显著降低了青杨两个种群的生物量积累和气体交换，具体包括A、gs、蒸腾速率(E)和光合氮利用效率(PNUE)，提高了两个种群的瞬时水分利用效率(WUEi)、长期水分利用效率(WUET)、碳同位素组分(δ13C)和氮含量(N)。同时，UV吸收物质和ABA含量也得到积累。另一方面，增强UV-B对青杨两个种群各个指标的影响，同干旱所引起的效应有着相似的趋势。同低海拔种群相比，高海拔种群有着更强的抗旱和抗UV-B能力，具体表现在高海拔种群有着更多的生物量积累，更强的气体交换和水分利用效率及更高水平的ABA和UV吸收物质含量。相比干旱诱导的生物量积累和气体交换的降低，在干旱和增强UV-B两个胁迫同时作用于青杨时，这种降低表现的更为明显。显著的干旱和UV-B的交互作用还表现在WUEi, WUET, δ13C, 可溶性蛋白含量, UV吸收物质含量, ABA, 叶片和茎中的N含量以及C/N比中。 3. 经过一个生长季的试验观察，增强UV-B、外源ABA及两因子共同作用对青杨的生物量积累、气体交换、内源ABA和UV吸收物质含量、抗氧化系统以及碳、氮含量和碳/氮比均产生显著影响。本试验中，青杨的两个种群分别来自中国西南部的不同海拔地区，高海拔种群来自青海大通而低海拔种群来自四川九寨。外源ABA的胁迫为直接喷施ABA到青杨叶片，而增强UV-B胁迫是利用平方波系统分别保证青杨苗暴露于外界UV-B强度和两倍于外界UV-B强度下。 研究结果显示，增强UV-B显著的降低了两个青杨种群的株高、基茎、总叶面积和总生物量等生长指标，同时也导致其A、gs、E和叶片中碳含量的减少。而显著增加了SOD和过氧化物酶(GPx)活性水平，诱导了过氧化氢(H2O2)和MDA的显著增加，促进了UV吸收物质和不同器官中内源ABA含量的显著积累。另一方面，外源ABA引起了青杨光合同化速率的下降，SOD和GPx酶活性的增强，H2O2 和 MDA含量也表现出显著增加，同时，内源ABA含量得到显著累积。同低海拔种群相比，高海拔种群具有更加抗UV-B和外源ABA的特性。显著的UV-B和ABA的交互作用表现在A, E, SOD和GPx活性，以及叶片和根部的内源ABA等一系列指标中。在所有胁迫下，叶片中的碳和氮含量同其在茎和根中的含量显著相关，另外，叶片和茎中的氮含量同茎中的碳含量显著相关。 Sunlight is an indispensable environment factor for plants survival and development. Meanwhile, photosynthetic organisms need sunlight and are thus, inevitably, exposed to UV radiation. Especially for recent years, ultraviolet radiation, especially UV-B reaching the Earth’s surface increased because of depletion of ozone layer resulted from emission of NxO and CFC’s from human activities. On the other hand, the sensitivity of plants to UV-B radiation depends on the species, developmental stage and experimental conditions. In this experiment, two populations of Picea asperata Mast from different water background and two populations of Populus cathayana Rehder from different altitude background were selected as model plants to assess the effects of enhanced UV-B radiation. Morphological and physiological traits induced by enhanced UV-B in each plant species were observed and the different responses were discussed, furthermore the influences of drought and exogenous ABA on responses induced by enhanced UV-B were studied. The study could provide a strong theoretical evidence and scientific direction for the afforestation and rehabilitation of ecosystem. The results are as follows: 1. Different responses of two contrasting Picea asperata Mast. populations to enhanced ultraviolet-B (UV-B) radiation under well-watered and drought conditions were investigated. And the effects of enhanced UV-B on tolerance of drought were also observed in our study that the UV-B exposure may have alleviated some of the damage induced by drought. Two contrasting populations, originating from a wet and dry climate region in China, respectively, were employed in our study. Drought significantly decreased CO2 assimilation rate (A), stomatal conductance (gs) and effective PSII quantum yield (Y), while it significantly increased non-photochemical quenching (qN) and the activity of superoxide dismutase (SOD) in both populations. Compared with the wet climate population, the dry climate population was more acclimated to drought stress and showed much higher activities of SOD and ascorbate peroxidase (APX), and much lower levels of malondialdehyde (MDA) and electrolyte leakage. On the other hand, enhanced UV-B radiation also induced a significant decrease in the chlorophyll (Chl) content in both populations under well-watered conditions, and a significant increase in UV-absorbing compounds in the wet climate population. After one growing season of exposure to different UV-B levels and watering regimes, the increases in MDA and electrolyte leakage, as induced by drought, were less pronounced under the combination of UV-B and drought. In addition, an additive effect of drought and UV-B on A and gs was observed in the wet climate population, and on the activity of APX and qN in the dry climate population. 2. The significant effects of drought, enhanced UV-B radiation and their combination on Populus cathayana Rehd. growth and physiological traits were investigated in two populations, originating from high and low altitudes in south-west China. Our results showed that UV-B acts as an important signal allowing P. cathayana seedlings to respond to drought and that the combination of drought and UV-B may cause synergistically detrimental effects on plant growth in both populations. In both populations, drought significantly decreased biomass accumulation and gas exchange parameters, including A, gs, E and photosynthetic nitrogen use efficiency (PNUE). However, instantaneous water use efficiency (WUEi), transpiration efficiency (WUET), carbon isotope composition (δ13C) and nitrogen (N) content, as well as the accumulation of soluble protein, UV-absorbing compounds and abscisic acid (ABA) were significantly increased by drought. On the other hand, cuttings from both populations, when kept under enhanced UV-B radiation conditions, showed very similar changes in all above-mentioned parameters, as induced by drought. Compared with the low altitude population, the high altitude population was more tolerant to drought and enhanced UV-B, as indicated by the higher level of biomass accumulation, gas exchange, water-use efficiency, ABA concentration and UV-absorbing compounds. After one growing season of exposure to different UV-B levels and watering regimes, the decrease in biomass accumulation and gas exchange, induced by drought, was more pronounced under the combination of UV-B and drought. Significant interactions between drought and UV-B were observed in WUEi, WUET, δ13C, soluble protein, UV-absorbing compounds, ABA and in the leaf and stem N, as well as in the leaf and stem C/N ratio. 3. During one growing season, significant effects induced by enhanced UV-B radiation, exogenous ABA and their combination on biomass accumulation, gas exchange, endogenous ABA and UV-absorbing compounds concentrations, antioxidant system as well as carbon (C) content, nitrogen (N) content and C/N ratio were investigated in two contrasting Populus cathayana populations, originating from high and low altitudes in south-west China. Exogenous ABA was sprayed to the leaves and enhanced UV-B treatment was using a square-wave system to make the seedlings under ambient (1×) or twice ambient (2×) doses of biologically effective UV-B radiation (UV-BBE). Enhanced UV-B radiation significantly decreased height, basal diameter, total leaf area, total biomass, A, gs, E and carbon (C) content in leaves, and significantly increased activities of SOD and guaiacol peroxidase (GPx), hydrogen peroxide (H2O2) and malonaldehyde (MDA) content as well as the accumulation of UV-absorbing compounds and endogenous ABA concentrations among different organs in both populations. In contrast, exogenous ABA showed significant decrease in A and significant increases in activities of SOD and GPx, H2O2, MDA content and the endogenous ABA concentrations. Compared with the low altitude population, the high altitude population was more tolerant to enhanced UV-B and exogenous ABA. Significant interactions between UV-B and ABA were observed in A, E, activities of SOD and GPx, as well as in endogenous ABA in leaves and roots of both populations. Across all treatments, C and N content in leaves was strongly correlated with those were in stems and roots, respectively. Additionally, leaf and stem N content were significant correlated with stem C content.

Effect of cryoprotectants on hatching rate of red seabream (Pagrus major) embryos

The objectives were to investigate the effect of cryoprotectants on the hatching rate of red seabream embryos. Heart-beat embryos were immersed in: five permeable cryoprotectants, dimethyl sulfoxide (DMSO), glycerol (Gly), methanol (MeOH), 1,2-propylene glycol (PG), and ethylene glycol (EG). in concentrations of 5-30% for 10, 30, or 60 min; and two non-permeable cryoprotectants: polyvinylpyrrolidone (PVP), and sucrose (in concentrations of 5-20% for 10 or 30 min). The embryos were then washed and incubated in filtered seawater until hatching occurred. The hatching rate of the embryos treated with permeable cryoprotectants decreased (P < 0.05) with increased concentration and duration of exposure. In addition, PG was the least toxic permeable cryoprotectant, followed by DMSO and EG, whereas Gly and MeOH were the most toxic. At a concentration of 15% and 30 min exposure, the hatching rate of the embryos immersed in PG was 93.3 +/- 7.0% (mean +/- S.D.), however. in DMSO. EG, Gly. and MeOH, it was 82.7 +/- 10.4, 22.0 +/- 5.7, 0.0 +/- 0.0, and 0.0 +/- 0.0%, respectively. Hatching rate of embryos treated with PVP decreased (P < 0.05) with the increase of concentration and exposure time, whereas for embryos treated with sucrose, there was no significant decrease in comparison with the control at the concentrations used. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Catalyst, additive and substrate effects in intramolecular aromatic additions of alpha-diazoketones

This thesis is focused on transition metal catalysed reaction of α-diazoketones leading to aromatic addition to form azulenones, with particular emphasis on enantiocontrol through use of chiral copper catalysts. The first chapter provides an overview of the influence of variation of the substituent at the diazo carbon on the outcome of subsequent reaction pathways, focusing in particular on C-H insertion, cyclopropanation, aromatic addition and ylide formation drawing together for the first time input from a range of primary reports. Chapter two describes the synthesis of a range of novel α-diazoketones. Rhodium and copper catalysed cyclisation of these to form a range of azulenones is described. Variation of the transition metal catalyst was undertaken using both copper and rhodium based systems and ligand variation, including the design and synthesis of a novel bisoxazoline ligand. The influence of additives, especially NaBARF, on the enantiocontrol was explored in detail and displayed an interesting impact which was sensitive to substituent effects. Further exploration demonstrated that it is the sodium cation which is critical in the additive effects. For the first time, enantiocontrol in the aromatic addition of terminal diazoketones was demonstrated indicating enantiofacial control in the aromatic addition is feasible in the absence of a bridgehead substituent. Determination of the enantiopurity in these compounds was particularly challenging due to the lability of the products. A substantial portion of the work was focused on determining the stereochemical outcome of the aromatic addition processes, both the absolute stereochemistry and extent of enantiopurity. Formation of PTAD adducts was beneficial in this regard. The third chapter contains the full experimental details and spectral characterisation of all novel compounds synthesised in this project, while details of chiral stationary phase HPLC and 1H NMR analysis are included in the appendix.

Tuning non-Markovianity by spin-dynamics control

We study the interplay between forgetful and memory-keeping evolution enforced on a two-level system by a multi-spin environment whose elements are coupled to local bosonic baths. Contrarily to the expectation that any non-Markovian effect would be buried by the forgetful mechanism induced by the spin-bath coupling, one can actually induce a full Markovian-to-non-Markovian transition of the two-level system's dynamics, controllable by parameters such as the mismatch between the energy of the two-level system and of the spin environment. For a symmetric coupling, the amount of non-Markovianity surprisingly grows with the number of decoherence channels. DOI: 10.1103/PhysRevA.87.022317

Complex Interactions between Dioxin-Like and Non-Dioxin-Like Compounds for in Vitro Cellular Responses: Implications for the Identification of Dioxin Exposure Biomarkers

Despite considerable advances in reducing the production of dioxin-like toxicants in recent years, contamination of the food chain still occasionally occurs resulting in huge losses to the agri-food sector and risk to human health through exposure. Dioxin-like toxicity is exhibited by a range of stable and bioaccumulative compounds including polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and dibenzofurans (PCDFs), produced by certain types of combustion, and man-made coplanar polychlorinated biphenyls (PCBs), as found in electrical transformer oils. While dioxinergic compounds act by a common mode of action making exposure detection biomarker based techniques a potentially useful tool, the influence of co-contaminating toxicants on such approaches needs to be considered. To assess the impact of possible interactions, the biological responses of H4IIE cells to challenge by 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) in combination with PCB-52 and benzo-a-pyrene (BaP) were evaluated by a number of methods in this study. Ethoxyresorufin-O-deethylase (EROD) induction in TCDD exposed cells was suppressed by increasing concentrations of PCB-52, PCB-153, or BaP up to 10 mu M. BaP levels below 1 mu M suppressed TCDD stimulated EROD induction, but at higher concentrations, EROD induction was greater than the maximum observed when cells were treated with TCDD alone. A similar biphasic interaction of BaP with TCDD co-exposure was noted in the AlamarBlue assay and to a lesser extent with PCB-52. Surface enhanced laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry (SELDI-TOF) profiling of peptidomic responses of cells exposed to compound combinations was compared. Cells co-exposed to TCDD in the presence of BaP or PCB-52 produced the most differentiated spectra with a substantial number of non-additive interactions observed. These findings suggest that interactions between dioxin and other toxicants create novel, additive, and non-additive effects, which may be more indicative of the types of responses seen in exposed animals than those of single exposures to the individual compounds.

The isolation, partial purification and preliminary characterization of a growth factor from chick embryo brains

Chicl( brain growth factor (CBGF) is a mitogen isolated from embryonic chick brains thought to have a potential role as a trophic factor involved in nerve dependent amphibian limb regeneration. In addition, CBGF stimulates 3H-thymidine incorporation in chick embryo brain astrocytes in vitro. In this study, cultured chick embryo brain non-neuronal cells were employed in a bioassay to monitor CBGF activity throughout various stages of its pllrification. Cell culture and assay conditions were optimized. Nonneuronal cells grew best on collagen-coated culture dishes in complete medium, were most responsive to a growth stimulus [10% fetal bovine serum (FBS)] at the second and third subcultures, and were healthiest when rendered "quiescent" in medium supplemented with 1% FBS. The most effective bioassay conditions consisted of a minimum 14.5 hour "quiescence" time (24 hours was used), a 6 hour "prestimulation" time, and a 24 hour 3H-thymidine labeling time. Four-day subconfluent primary non-neuronal cells consisted of 6.63% GFAP positive cells; as a result cultures were thought to be mainly composed of astroblasts. CBGF was purified from 18-day chick embryo brains by ultrafiltration through Amicon PM-30 and YM-2 membranes, size exclusion chromatography through a Biogel P6 column, and analytical reverse-phase high-performance liquid chromatography (rp-HPLC). The greatest activity resided in rp-HPLC fraction #7 (10 ng/ml) which was as effective as 10% FBS at stimulating 3H-thymidine incorporation in chick embryo brain nonneuronal cells. Although other researchers report the isolation of a mitogenic fraction consisting of 5'-GMP from the embryonic chick brain, UV absorbance spectra, rp-HPLC elution profiles, and fast atom bombardment (FAB) mass spectra indicated that CBGF is neither 5'-GMP nor 51-AMP. 2 Moreover, commercially available 5t-GMP was inhibitory to 3H-thymidine incorporation in the chick non-neuronal cells, while Sf-AMP had no effect. Upon treatment with pronase, the biological activity of fraction P6-3 increased; this increase was nearly 30% greater than what would be expected from a simple additive effect of any mitogenic activity of pronase alone together with P6-3 alone. This may suggest the presence of an inhibitor protein. The bioactive component may be a protein protected by a nucleoside/nucleotide or simply a nucleoside/nucleotide acting alone. While the FAB mass spectrum of rp-HPLC fraction #7 did not reveal molecular weight or sequence information, the ion of highest molecular weight was observed at m/z 1610; this is consistent with previous estimations of CBGF's size. 3

Ciblage exosomal et effet de HLA-DM sur la présentation antigénique par le complexe majeur d'histocompatibilité de classe II

Les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (CMH II) sont exprimées exclusivement à la surface des cellules présentatrices d'antigènes et servent à stimuler les cellules CD4+ initiant une réponse immunitaire. Le chargement peptidique sur HLA-DR se produit dans les endosomes tardifs et les lysosomes sous l'action de HLA-DM. Cette molécule de classe II non-classique enlève les fragments peptidiques de la chaîne invariante (Ii) restés associés aux molécules de classe II (CLIP) et édite leur répertoire d'antigènes présentés. En utilisant une forme mutante de HLA-DM (HLA-DMy) qui s'accumule à la surface plasmique, nous avons observé que HLA-DMy augmente les chargements de peptides exogènes et aussi la réponse des cellules T en comparaison avec HLA-DM sauvage. Il a été démontré que des molécules chimiques, comme le n-propanol, pouvait avoir le même effet que HLA-DM en remplaçant les peptides associés aux molécules de classe II de la surface cellulaire. De plus, HLA-DMy et le n-propanol ont présenté un effet additif sur la présentation de peptides exogènes. Certaines protéines de la voie endocytique, comme HLA-DR, HLA-DM, HLA-DO et Ii sont ciblés aux compartiments multivésiculaires (MVB) et peuvent être ciblées aux exosomes. Suite à une fusion entre les MVB et la membrane plasmique, les exosomes sont relâchés dans le milieu extracellulaire. Nous avons déterminé que le motif tyrosine de HLA-DMβ et son interaction avec HLA-DR n'affectaient pas le ciblage aux exosomes, sauf la molécule HLA-DO. Cette étude nous a permis de démontrer que HLA-DMy augmente la quantité de peptides exogènes chargés sur les CPA et que HLA-DM et HLA-DMy sont incorporés dans les exosomes.

Analyse fonctionnelle de deux nouvelles mutations récessives de l’AQP2 impliquées dans le diabète insipide néphrogénique par expression dans les ovocytes de Xenopus laevis

Le diabète insipide néphrogénique (DIN) autosomal peut être causé par les mutations du gène codant pour le canal à eau aquaporine-2 (AQP2). Un modèle couramment utilisé pour l’étude des protéines membranaires telle l’AQP2 est l’expression hétérologue dans les ovocytes de Xenopus laevis. Malheureusement, les techniques déjà existantes de purification de membranes plasmiques sont soit trop longues, trop difficiles ou demandent trop de matériel, ne permettent pas l’analyse adéquate du ciblage des formes sauvage comme mutantes, un élément crucial de ce type d’étude. Nous avons donc dans un premier temps mis au point une technique rapide et efficace de purification de membranes plasmiques qui combine la digestion partielle de la membrane vitelline, sa polymérisation à la membrane plasmique suivi de centrifugations à basse vitesse pour récolter les membranes purifiées. Nous avons utilisé cette technique dans l’étude de deux nouveaux cas familiaux de patients hétérozygotes possédant les mutations V24A et R187C dans un cas et K228E et R187C dans le second cas. Pour chaque mutation, nous avons analysé autant les éléments de fonctionnalité que les paramètres d’expression des protéines mutantes. Les expériences de perméabilité membranaire démontrent que les ovocytes exprimant AQP2-V24A (Pf = 16.3 ± 3.5 x 10-4 cm/s, 10 ng) et AQP2- K228E (Pf = 19.9 ± 7.0 x 10-4 cm/s, 10 ng) ont des activités similaires à celle exprimant la forme native (Pf = 14.4 ± 5.5 x 10-4 cm/s, 1 ng), tandis que AQP2- R187C (Pf = 2.6 ± 0.6 x 10-4 cm/s, 10 ng) ne semble avoir aucune activité comme ce qui est observé chez les ovocytes non-injectés (Pf = 2.8 ± 1.0 x 10-4 cm/s). Les études de co-expression ont démontré un effet d’additivité lorsque AQP2-V24A et -K228E sont injectées avec la forme native et un effet s’apparentant à la dominance négative lorsque AQP2-R187C est injecté avec la forme native, avec AQP2-V24A ou avec –K228E. Les résultats obtenus par immunobuvardage représente bien ce qui a été démontré précédemment, on remarque la présence des mutations K228E, V24A et la forme sauvage à la membrane plasmique, contrairement à la mutation R187C. Cependant, lorsque les mutations sont exprimées dans des cellules mIMCD-3, il n’y a qu’une faible expression à la membrane de la forme –K228E et une absence totale des formes –V24A et –R187C à la membrane plasmique, contrairement à la forme native. Les résultats de nos études démontrent que tout dépendant du système d’expression les formes –K228E et –V24A peuvent être utiles dans l’étude des problèmes d’adressage à la membrane à l’aide de chaperonne chimique. De plus, la forme –R187C démontre des difficultés d’adressage qui devront être étudiées afin de mieux comprendre la synthèse des formes natives.

Le peptide natriurétique auriculaire induit la différenciation cardiaque dans les cellules souches embryonnaires carcinomateuses de souris P19

Traditionnellement associée à la reproduction féminine, l'ocytocine (OT), une hormone peptidique synthétisée par les noyaux paraventriculaire et supraoptique de l'hypothalamus et sécrétée par l'hypophyse postérieure (neurohypophyse), a été récemment revue et a été démontrée avoir plusieurs nouveaux rôles dans le système cardio-vasculaire. En effet, notre laboratoire a montré que l’OT peut induire la différenciation des cellules souches embryonnaires (CSE) en cardiomyocytes (CM) fonctionnels. À l’aide du modèle cellulaire embryonnaire carcinomateux de souris P19, il a été démontré que ce processus survenait suite à la libération de la guanosine monophosphate cyclique (GMPc) dépendante du monoxyde d’azote. De même, il est connu que le peptide natriurétique auriculaire (ANP), un peptide produit, stocké et sécrété par les myocytes cardiaques, peut aussi induire la production du GMPc. De nombreuses études ont démontré que le cœur ayant subi un infarctus pouvait être régénéré à partir d’une population isolée de cellules souches et progénitrices transplantées. Une de ces populations de cellules, fréquemment isolées à partir d'organes provenant d'animaux aux stades de développement embryonnaire et adulte, appelée « Side Population » (SP), sont identifiées par cytométrie en flux (FACS) comme une population de cellules non marquées par le colorant fluorescent Hoechst 33342 (Ho). Les cellules SP expriment des protéines de transport spécifiques, de la famille ATP-binding cassette, qui ont pour rôle de transporter activement le colorant fluorescent Ho de leur cytoplasme. La sous-population de cellules SP isolée du cœur affiche un potentiel de différenciation cardiaque amélioré en réponse à un traitement avec l’OT. Récemment, l'hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle des CSE a été mise en évidence, et cela a été corrélé avec la présence de sous-populations cellulaires ressemblant beaucoup aux cellules SP issues du cœur. Puisque l’ANP peut induire la production du GMPc et qu’il a été démontré que la différenciation cardiaque était médiée par la production du GMPc, alors nous émettons l'hypothèse selon laquelle l’ANP pourrait induire la différenciation cardiaque. Étant donné que les CSE sont composés d’un mélange de différents types cellulaires alors nous émettons aussi l’hypothèse selon laquelle l’utilisation d’une sous-population de CSE plus homogène renforcerait le potentiel de différenciation de l'ANP. Méthodes : Les SP ont été isolées des cellules P19 par FACS en utilisant la méthode d’exclusion du colorant fluorescent Ho. Puis, leur phénotype a été caractérisé par immunofluorescence (IF) pour les marqueurs de l’état indifférencié, d’auto-renouvellement et de pluripotence octamer-binding transcription factor 4 (OCT4) et stage-specific embryonic antigen-1 (SSEA1). Ensuite, la dose pharmacologique optimale d’ANP a été déterminée via des tests de cytotoxicité sur des cellules P19 (MTT assay). Pour induire la différenciation en cardiomyocytes, des cellules à l’état de sphéroïdes ont été formées à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » sous la stimulation de l’ANP pendant 5 jours. Puis, des cryosections ont été faites dans les sphéroïdes afin de mettre en évidence la présence de marqueurs de cellules cardiaques progénitrices tels que GATA4, Nkx2.5 et un marqueur mitochondrial spécifique Tom22. Ensuite, les cellules SP P19 ont été stimulées dans les sphéroïdes cellulaires par le traitement avec de l'ANP (10-7 M) ou de l’OT (10-7 M), de l’antagoniste spécifique du guanylate cyclase particulé (GCp) A71915 (10-6 M), ainsi que la combinaison des inducteurs OT+ANP, OT+A71915, ANP+A71915. Après la mise en culture, la différenciation en cardiomyocytes a été identifié par l’apparition de colonies de cellules battantes caractéristiques des cellules cardiaques, par la détermination du phénotype cellulaire par IF, et enfin par l’extraction d'ARN et de protéines qui ont été utilisés pour le dosage du GMPc par RIA, l’expression des ARNm par RT-PCR et l’expression des protéines par immunobuvardage de type western. Résultats : Les sphéroïdes obtenus à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » ont montré une hausse modeste de l’expression des ARNm suivants : OTR, ANP et GATA4 comparativement aux cellules cultivées en monocouches. Les sphéroïdes induits par l’ANP ont présenté une augmentation significative des facteurs de transcription cardiaque GATA4 et Nkx2.5 ainsi qu’un plus grand nombre de mitochondries caractérisé par une plus grande présence de Tom22. De plus, L’ANP a induit l’apparition de colonies de cellules battantes du jour 7 (stade précoce) au jour 14 (stade mature) de façon presque similaire à l’OT. Cependant, la combinaison de l’ANP avec l’OT n’a pas induit de colonies de cellules battantes suggérant un effet opposé à celui de l’OT. Par IF, nous avons quantifié (nombre de cellules positives) et caractérisé, du jour 6 au jour 14 de différenciation, le phénotype cardiaque de nos cellules en utilisant les marqueurs suivants : Troponine T Cardiaque, ANP, Connexines 40 et 43, l’isoforme ventriculaire de la chaîne légère de myosine (MLC-2v), OTR. Les SP différenciées sous la stimulation de l’ANP ont montré une augmentation significative du GMPc intracellulaire comparé aux cellules non différenciées. À notre grande surprise, l’antagoniste A71915 a induit une plus grande apparition de colonies de cellules battantes comparativement à l’OT et l’ANP à un jour précoce de différenciation cardiaque et l’ajout de l’OT ou de l’ANP a potentialisé ses effets, augmentant encore plus la proportion de colonies de cellules battantes. De plus, la taille des colonies de cellules battantes était encore plus importante que sous la simple stimulation de l’OT ou de l’ANP. Les analyses radioimmunologiques dans les cellules SP P19 stimulés avec l’ANP, A71915 et la combinaison des deux pendant 15min, 30min et 60min a montré que l’ANP stimule significativement la production du GMPc, cependant A71915 n’abolit pas les effets de l’ANP et celui-ci au contraire stimule la production du GMPc via des effets agonistes partiels. Conclusion : Nos résultats démontrent d’une part que l’ANP induit la différenciation des cellules SP P19 en CM fonctionnels. D’autre part, il semblerait que la voie de signalisation NPRA-B/GCp/GMPc soit impliquée dans le mécanisme de différenciation cardiaque puisque l’abolition du GMPc médiée par le GCp potentialise la différenciation cardiaque et il semblerait que cette voie de signalisation soit additive de la voie de signalisation induite par l’OT, NO/GCs/GMPc, puisque l’ajout de l’OT à l’antagoniste A71915 stimule plus fortement la différenciation cardiaque que l’OT ou l’A71915 seuls. Cela suggère que l’effet thérapeutique des peptides natriurétiques observé dans la défaillance cardiaque ainsi que les propriétés vasodilatatrices de certains antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques inclus la stimulation de la différenciation des cellules souches en cardiomyocytes. Cela laisse donc à penser que les peptides natriurétiques ou les antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques pourraient être une alternative très intéressante dans la thérapie cellulaire visant à induire la régénération cardiovasculaire.

Le rôle de l’inflammation dans le développement des complications neurologiques associées à l’insuffisance hépatique aiguë chez la souris

L’insuffisance hépatique aiguë (IHA) se caractérise par la perte soudaine de la fonction hépatique résultant de la nécrose massive des hépatocytes en l’absence de pathologie hépatique préexistante. L’IHA s’accompagne de perturbations métaboliques et immunologiques qui peuvent entraîner l’apparition de complications périphériques et cérébrales telles qu’un syndrome de réponse inflammatoire systémique (SIRS), une encéphalopathie hépatique (EH), un œdème cérébral, une augmentation de la pression intracrânienne, et la mort par herniation du tronc cérébral. Les infections sont une complication fréquente de l’IHA et elles sont associées à un risque accru de développer un SIRS et une aggravation subséquente de l’EH avec un taux de mortalité augmenté. L’ammoniaque joue un rôle majeur dans les mécanismes physiopathologiques qui mènent au développement de l’EH et de l’œdème cérébral, et des études récentes suggèrent que les cytokines pro-inflammatoires sont également impliquées. Le but de cette thèse est d’étudier le rôle des cytokines pro-inflammatoires circulantes et cérébrales dans le développement de l’EH et de l’œdème cérébral lors d’IHA. Dans l’article 1, nous démontrons que l’inhibition périphérique du facteur de nécrose tumorale-α (TNF-α) par l’etanercept retarde la progression de l’EH en diminuant le dommage hépatocellulaire, réduisant l’inflammation périphérique et centrale ainsi que le stress oxydatif/nitrosatif hépatique et cérébral associé chez la souris avec une IHA induite par l’azoxyméthane (AOM). Ces résultats démontrent un rôle important du TNF-α dans la physiopathologie de l’EH lors d’IHA d’origine toxique et suggèrent que l’etanercept pourrait constituer une approche thérapeutique dans la prise en charge des patients en attente de transplantation hépatique. Dans l’article 2, nous simulons la présence d’une infection chez la souris avec une IHA induite par l’AOM pour mettre en évidence une éventuelle augmentation de la réponse inflammatoire. Nous démontrons que l’endotoxémie induite par le lipopolysaccharide (LPS) précipite la survenue du coma et aggrave la pathologie hépatique. Les cytokines pro-inflammatoires systémiques et cérébrales sont augmentées de façon synergique par le LPS lors d’IHA et résultent en une activation accrue de la métalloprotéinase matricielle-9 cérébrale qui s’accompagne d’une extravasation d’immunoglobulines G (IgG) dans le parenchyme cérébral. Ces résultats démontrent une augmentation majeure de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique (BHE) qui contribue à la pathogenèse de l’EH lors d’IHA en condition infectieuse. Les résultats de l’article 3 démontrent que l’augmentation de la perméabilité de la BHE lors d’IHA induite par l’AOM en condition non infectieuse ne résulte pas de l’altération de l’expression des protéines constitutives de la BHE. Dans l’article 4, nous démontrons que l’exposition d’astrocytes en culture à des concentrations physiopathologiques d’ammoniaque ou d’interleukine-1β résulte en l’altération de gènes astrocytaires impliqués dans la régulation du volume cellulaire et dans le stress oxydatif/nitrosatif. Un effet additif est observé dans le cas d’un traitement combiné au niveau des gènes astrocytaires impliqués dans le stress oxydatif/nitrosatif. L’ensemble des résultats de cette thèse démontre un rôle important de l’inflammation périphérique et cérébrale dans la survenue des complications neurologiques lors d’IHA et une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques impliqués pourrait contribuer à la mise en place de stratégies thérapeutiques chez les patients atteints d’IHA en attente de transplantation.

Análisis del gen adra2a receptor alfa 2a adrenergico en pacientes con trastorno de hiperactividad y déficit de atención

El trastorno de hiperactividad y déficit de atención (THDA), es definido clínicamente como una alteración en el comportamiento, caracterizada por inatención, hiperactividad e impulsividad. Estos aspectos son clasificados en tres subtipos, que son: Inatento, hiperactivo impulsivo y mixto. Clínicamente se describe un espectro amplio que incluye desordenes académicos, trastornos de aprendizaje, déficit cognitivo, trastornos de conducta, personalidad antisocial, pobres relaciones interpersonales y aumento de la ansiedad, que pueden continuar hasta la adultez. A nivel global se ha estimado una prevalencia entre el 1% y el 22%, con amplias variaciones, dadas por la edad, procedencia y características sociales. En Colombia, se han realizado estudios en Bogotá y Antioquia, que han permitido establecer una prevalencia del 5% y 15%, respectivamente. La causa específica no ha sido totalmente esclarecida, sin embargo se ha calculado una heredabilidad cercana al 80% en algunas poblaciones, demostrando el papel fundamental de la genética en la etiología de la enfermedad. Los factores genéticos involucrados se relacionan con cambios neuroquímicos de los sistemas dopaminérgicos, serotoninérgicos y noradrenérgicos, particularmente en los sistemas frontales subcorticales, corteza cerebral prefrontal, en las regiones ventral, medial, dorsolateral y la porción anterior del cíngulo. Basados en los datos de estudios previos que sugieren una herencia poligénica multifactorial, se han realizado esfuerzos continuos en la búsqueda de genes candidatos, a través de diferentes estrategias. Particularmente los receptores Alfa 2 adrenérgicos, se encuentran en la corteza cerebral, cumpliendo funciones de asociación, memoria y es el sitio de acción de fármacos utilizados comúnmente en el tratamiento de este trastorno, siendo esta la principal evidencia de la asociación de este receptor con el desarrollo del THDA. Hasta la fecha se han descrito más de 80 polimorfismos en el gen (ADRA2A), algunos de los cuales se han asociado con la entidad. Sin embargo, los resultados son controversiales y varían según la metodología diagnóstica empleada y la población estudiada, antecedentes y comorbilidades. Este trabajo pretende establecer si las variaciones en la secuencia codificante del gen ADRA2A, podrían relacionarse con el fenotipo del Trastorno de Hiperactividad y el Déficit de Atención.

Effect of citric acid and glycine addition on acrylamide and flavor in a potato model system

Acrylamide levels in cooked/processed food can be reduced by treatment with citric acid or glycine. In a potato model system cooked at 180 degrees C for 10-60 min, these treatments affected the volatile profiles. Strecker aldehydes and alkylpyrazines, key flavor compounds of cooked potato, were monitored. Citric acid limited the generation of volatiles, particularly the alkylpyrazines. Glycine increased the total volatile yield by promoting the formation of certain alkylpyrazines, namely, 2,3-dimethylpyrazine, trimethylpyrazine, 2-ethyl-3,5-dimethylpyrazine, tetramethylpyrazine, and 2,5-diethyl-3- methylpyrazine. However, the formation of other pyrazines and Strecker aldehydes was suppressed. It was proposed that the opposing effects of these treatments on total volatile yield may be used to best advantage by employing a combined treatment at lower concentrations, especially as both treatments were found to have an additive effect in reducing acrylamide. This would minimize the impact on flavor but still achieve the desired reduction in acrylamide levels.

Dynamical control of the mesosphere by orographic and non-orographic gravity wave drag during the extended northern winters of 2006 and 2009

A version of the Canadian Middle Atmosphere Model (CMAM) that is nudged toward reanalysis data up to 1 hPa is used to examine the impacts of parameterized orographic and non-orographic gravity wave drag (OGWD and NGWD) on the zonal-mean circulation of the mesosphere during the extended northern winters of 2006 and 2009 when there were two large stratospheric sudden warmings. The simulations are compared to Aura Microwave Limb Sounder (MLS) observations of mesospheric temperature, carbon monoxide (CO) and derived zonal winds. The control simulation, which uses both OGWD and NGWD, is shown to be in good agreement with MLS. The impacts of OGWD and NGWD are assessed using simulations in which those sources of wave drag are removed. In the absence of OGWD the mesospheric zonal winds in the months preceding the warmings are too strong, causing increased mesospheric NGWD, which drives excessive downwelling, resulting in overly large lower mesospheric values of CO prior to the warming. NGWD is found to be most important following the warmings when the underlying westerlies are too weak to allow much vertical propagation of the orographic gravity waves to the mesosphere. NGWD is primarily responsible for driving the circulation that results in the descent of CO from the thermosphere following the warmings. Zonal mean mesospheric winds and temperatures in all simulations are shown to be strongly constrained by (i.e. slaved to) the stratosphere. Finally, it is demonstrated that the responses to OGWD and NGWD are non-additive due to their dependence and influence on the background winds and temperatures.

Impact of non-hydrostatic effects and trapped lee waves on mountain wave drag in directionally sheared flow

The orographic gravity wave drag produced in flow over an axisymmetric mountain when both vertical wind shear and non-hydrostatic effects are important was calculated using a semi-analytical two-layer linear model, including unidirectional or directional constant wind shear in a layer near the surface, above which the wind is constant. The drag behaviour is determined by partial wave reflection at the shear discontinuity, wave absorption at critical levels (both of which exist in hydrostatic flow), and total wave reflection at levels where the waves become evanescent (an intrinsically non-hydrostatic effect), which produces resonant trapped lee wave modes. As a result of constructive or destructive wave interference, the drag oscillates with the thickness of the constant-shear layer and the Richardson number within it (Ri), generally decreasing at low Ri and when the flow is strongly non-hydrostatic. Critical level absorption, which increases with the angle spanned by the wind velocity in the constant-shear layer, shields the surface from reflected waves, keeping the drag closer to its hydrostatic limit. While, for the parameter range considered here, the drag seldom exceeds this limit, a substantial drag fraction may be produced by trapped lee waves, particularly when the flow is strongly non-hydrostatic, the lower layer is thick and Ri is relatively high. In directionally sheared flows with Ri = O(1), the drag may be misaligned with the surface wind in a direction opposite to the shear, a behaviour which is totally due to non-trapped waves. The trapped lee wave drag, whose reaction force on the atmosphere is felt at low levels, may therefore have a distinctly different direction from the drag associated with vertically propagating waves, which acts on the atmosphere at higher levels.

Effect of Calcium Pre-rinse and Fluoride Dentifrice on Enamel and on Dental Plaque Formed In Situ

Purpose: The aim of this in situ double-blind randomised crossover study was to investigate the effect of calcium (Ca) pre-rinse on the composition of plaque and on enamel prior to the use of fluoride (F) dentifrice. Materials and Methods: During four phases (14 days each) of this study, 10 volunteers had agreed to wear dental appliances containing two healthy bovine enamel blocks. A fresh solution containing 20% weight/volume (w/v) sucrose was dripped on the enamel blocks ex vivo for 5 min three times a day. Subsequently, the appliances were replaced in the mouth, and the volunteers rinsed their mouth with 10 mL of a Ca (150 mmol/L) or a placebo rinse (1 min). In sequence, a slurry (1:3 w/v) of F (1030 ppm) or placebo dentifrice was dripped onto the blocks ex vivo for 1 min. During this time, the volunteers brushed their teeth with the respective dentifrice. The appliances were replaced in the mouth, and the volunteers rinsed their mouth with water. The plaque formed on the blocks was analysed for F and Ca. The enamel demineralisation as well as the incorporation of F on enamel was evaluated by cross-sectional microhardness and alkali-soluble F analysis, respectively. Data were tested using analysis of variance (P < 0.05). Results: The Ca pre-rinse prior to the use of the F dentifrice led to a three- and sixfold increase in the plaque F and Ca concentrations, respectively. It also did not have any additive effect on the F content on the enamel and the demineralisation of the enamel, in comparison with the use of F dentifrice alone. Conclusions: A Ca lactate rinse used prior to the F dentifrice was able to change the mineral content in the plaque, but it was unable to prevent enamel demineralisation.