Simulations of electrophoretic collisions of DNA knots with gel obstacles

Gel electrophoresis can be used to separate nicked circular DNA molecules of equal length but forming different knot types. At low electric fields, complex knots drift faster than simpler knots. However, at high electric field the opposite is the case and simpler knots migrate faster than more complex knots. Using Monte Carlo simulations we investigate the reasons of this reversal of relative order of electrophoretic mobility of DNA molecules forming different knot types. We observe that at high electric fields the simulated knotted molecules tend to hang over the gel fibres and require passing over a substantial energy barrier to slip over the impeding gel fibre. At low electric field the interactions of drifting molecules with the gel fibres are weak and there are no significant energy barriers that oppose the detachment of knotted molecules from transverse gel fibres.

[Illustrations de Phytogénie ou théorie mécanique de la végétation] / Charles Fermond, dess. et aut. du texte; J. Blancoud, grav.

Comprend : [pl.1 après p.692 : fig.1.A,B et C : expression graphique de la manière dont le mouvement produit seulement en a, sur une corde pincée, se communique aussitôt également et forme les concamérations b, ou b',a',b', ou b,a',b',a'',b'',a''',b'''. ; [pl.2 après p.692 : les fig.6,7 et 8 sont destinées à montrer la cause mécanique qui fait les exastosies ou les défauts d'exastosies que l'on nomme soudures. Fig.9 : expression graphique de la manière dont les 6 phytogènes circulaires de chaq ; [pl.3 après p.692 : fig.13 : expression graphique de la manière dont les forces rayonnantes se distribuent dans les phytogènes circulaires pour déterminer les exastosies. Fig.14 : feuille de vigne entière, présentant sur l'aile de l'un de ses ; [pl.4 après p.692 : fig.21 : développement du phytogène interphytogénique et organogénie de la feuille de l'Iris pumila. Fig.22 : diagramme de bourgeon (A, Tilleul. B, Saule. C, Noyer). Fig.23 : théorie phytogénique de la composition des feui

Fat oxidation kinetics during exercise in obese individuals.

Introduction An impaired ability to oxidize fat may be a factor in the obesity's aetiology (3). Moreover, the exercise intensity (Fatmax) eliciting the maximal fat oxidation rate (MFO) was lower in obese (O) compared with lean (L) individuals (4). However, difference in fat oxidation rate (FOR) during exercise between O and L remains equivocal and little is known about FORs during high intensities (>60% ) in O compared with L. This study aimed to characterize fat oxidation kinetics over a large range of intensities in L and O. Methods 12 healthy L [body mass index (BMI): 22.8±0.4] and 16 healthy O men (BMI: 38.9±1.4) performed submaximal incremental test (Incr) to determine whole-body fat oxidation kinetics using indirect calorimetry. After a 15-min resting period (Rest) and 10-min warm-up at 20% of maximal power output (MPO, determined by a maximal incremental test), the power output was increased by 7.5% MPO every 6-min until respiratory exchange ratio reached 1.0. Venous lactate and glucose and plasma concentration of epinephrine (E), norepinephrine (NE), insulin and non-esterified fatty acid (NEFA) were assessed at each step. A mathematical model (SIN) (1), including three variables (dilatation, symmetry, translation), was used to characterize fat oxidation (normalized by fat-free mass) kinetics and to determine Fatmax and MFO. Results FOR at Rest and MFO were not significantly different between groups (p≥0.1). FORs were similar from 20-60% (p≥0.1) and significantly lower from 65-85% in O than in L (p≤0.04). Fatmax was significantly lower in O than in L (46.5±2.5 vs 56.7±1.9 % respectively; p=0.005). Fat oxidation kinetics was characterized by similar translation (p=0.2), significantly lower dilatation (p=0.001) and tended to a left-shift symmetry in O compared with L (p=0.09). Plasma E, insulin and NEFA were significantly higher in L compared to O (p≤0.04). There were no significant differences in glucose, lactate and plasma NE between groups (p≥0.2). Conclusion The study showed that O presented a lower Fatmax and a lower reliance on fat oxidation at high, but not at moderate, intensities. This may be linked to a: i) higher levels of insulin and lower E concentrations in O, which may induce blunted lipolysis; ii) higher percentage of type II and a lower percentage of type I fibres (5), and iii) decreased mitochondrial content (2), which may reduce FORs at high intensities and Fatmax. These findings may have implications for an appropriate exercise intensity prescription for optimize fat oxidation in O. References 1. Cheneviere et al. Med Sci Sports Exerc. 2009 2. Holloway et al. Am J Clin Nutr. 2009 3. Kelley et al. Am J Physiol. 1999 4. Perez-Martin et al. Diabetes Metab. 2001 5. Tanner et al. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2002

Neurocutaneous sural flap in paraplegic patients.

Neurocutaneous flaps have been demonstrated to be a reliable option in different groups of patients but it remains unclear if distally-based sural flaps can be safely used in paraplegic patients because they suffer from significant nervous system alterations. The aim of this proof-of-concept study is to demonstrate that these flaps are reliable in paraplegic patients. We prospectively analysed a group (n=6) of paraplegic patients who underwent reversed sural flap surgery for ulcers on the lateral malleolus. Measurement of area and photographic documentation techniques have been employed to quantify the defect area. Sural nerve biopsies have been analysed histologically with several different staining techniques to assess the neurovascular network and the myelinisation of the nerve. The patients showed uneventful wound healing, except one case that suffered a partial flap necrosis that healed by secondary intention. Histologic analysis revealed an intact neurovascular network and myelinated nerve fibres. In this small series of paraplegic patients that underwent a distally-based sural flap, the complication rate was low, with only one case of superficial partial necrosis demonstrating the reliability and safety of the flap in this subset of patients. Histologic evaluation of sural nerve biopsies revealed an almost normal morphology. A possible explanation of this phenomenon is that the dorsal root ganglia remain intact in paraplegic patients and can preserve neural characteristics in the peripheral sensory nerve system.

The neonatal progeroid syndrome (Wiedemann-Rautenstrauch) and its relationship to Pelizaeus-Merzbacher's disease.

The neuropathology of a clinically well-documented case of the neonatal progeroid syndrome Wiedemann-Rautenstrauch is described. The most striking feature was a nearly complete absence of mature myelin in the brain. When immunohistochemistry for myelin basic protein was applied, some subcortical nerve fibres were accompanied by immature myelin sheaths. The neuropathology corresponds exactly to that of Pelizaeus-Merzbacher disease (Seitelberger type). Furthermore, this morphology, with the presence of myelin basic protein in the absence of mature myelin sheaths is reminiscent of the early stages of myelination in the newborn. From a brief review of the literature on Wiedemann-Rautenstrauch syndrome, we conclude, that the neuropathology of the syndrome is heterogeneous, and that there is relationship between the progeroid aspect and pathological myelination.

Interhemispheric visual integration in humans explored by multimodal brain imaging

Résumé: Les récents progrès techniques de l'imagerie cérébrale non invasives ont permis d'améliorer la compréhension des différents systèmes fonctionnels cérébraux. Les approches multimodales sont devenues indispensables en recherche, afin d'étudier dans sa globalité les différentes caractéristiques de l'activité neuronale qui sont à la base du fonctionnement cérébral. Dans cette étude combinée d'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et d'électroencéphalographie (EEG), nous avons exploité le potentiel de chacune d'elles, soit respectivement la résolution spatiale et temporelle élevée. Les processus cognitifs, de perception et de mouvement nécessitent le recrutement d'ensembles neuronaux. Dans la première partie de cette thèse nous étudions, grâce à la combinaison des techniques IRMf et EEG, la réponse des aires visuelles lors d'une stimulation qui demande le regroupement d'éléments cohérents appartenant aux deux hémi-champs visuels pour en faire une seule image. Nous utilisons une mesure de synchronisation (EEG de cohérence) comme quantification de l'intégration spatiale inter-hémisphérique et la réponse BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent) pour évaluer l'activité cérébrale qui en résulte. L'augmentation de la cohérence de l'EEG dans la bande beta-gamma mesurée au niveau des électrodes occipitales et sa corrélation linéaire avec la réponse BOLD dans les aires de VP/V4, reflète et visualise un ensemble neuronal synchronisé qui est vraisemblablement impliqué dans le regroupement spatial visuel. Ces résultats nous ont permis d'étendre la recherche à l'étude de l'impact que le contenu en fréquence des stimuli a sur la synchronisation. Avec la même approche, nous avons donc identifié les réseaux qui montrent une sensibilité différente à l'intégration des caractéristiques globales ou détaillées des images. En particulier, les données montrent que l'implication des réseaux visuels ventral et dorsal est modulée par le contenu en fréquence des stimuli. Dans la deuxième partie nous avons a testé l'hypothèse que l'augmentation de l'activité cérébrale pendant le processus de regroupement inter-hémisphérique dépend de l'activité des axones calleux qui relient les aires visuelles. Comme le Corps Calleux présente une maturation progressive pendant les deux premières décennies, nous avons analysé le développement de la fonction d'intégration spatiale chez des enfants âgés de 7 à 13 ans et le rôle de la myelinisation des fibres calleuses dans la maturation de l'activité visuelle. Nous avons combiné l'IRMf et la technique de MTI (Magnetization Transfer Imaging) afin de suivre les signes de maturation cérébrale respectivement sous l'aspect fonctionnel et morphologique (myelinisation). Chez lés enfants, les activations associées au processus d'intégration entre les hémi-champs visuels sont, comme chez l'adulte, localisées dans le réseau ventral mais se limitent à une zone plus restreinte. La forte corrélation que le signal BOLD montre avec la myelinisation des fibres du splenium est le signe de la dépendance entre la maturation des fonctions visuelles de haut niveau et celle des connections cortico-corticales. Abstract: Recent advances in non-invasive brain imaging allow the visualization of the different aspects of complex brain dynamics. The approaches based on a combination of imaging techniques facilitate the investigation and the link of multiple aspects of information processing. They are getting a leading tool for understanding the neural basis of various brain functions. Perception, motion, and cognition involve the formation of cooperative neuronal assemblies distributed over the cerebral cortex. In this research, we explore the characteristics of interhemispheric assemblies in the visual brain by taking advantage of the complementary characteristics provided by EEG (electroencephalography) and fMRI (Functional Magnetic Resonance Imaging) techniques. These are the high temporal resolution for EEG and high spatial resolution for fMRI. In the first part of this thesis we investigate the response of the visual areas to the interhemispheric perceptual grouping task. We use EEG coherence as a measure of synchronization and BOLD (Blood Oxygenar tion Level Dependent) response as a measure of the related brain activation. The increase of the interhemispheric EEG coherence restricted to the occipital electrodes and to the EEG beta band and its linear relation to the BOLD responses in VP/V4 area points to a trans-hemispheric synchronous neuronal assembly involved in early perceptual grouping. This result encouraged us to explore the formation of synchronous trans-hemispheric networks induced by the stimuli of various spatial frequencies with this multimodal approach. We have found the involvement of ventral and medio-dorsal visual networks modulated by the spatial frequency content of the stimulus. Thus, based on the combination of EEG coherence and fMRI BOLD data, we have identified visual networks with different sensitivity to integrating low vs. high spatial frequencies. In the second part of this work we test the hypothesis that the increase of brain activity during perceptual grouping depends on the activity of callosal axons interconnecting the visual areas that are involved. To this end, in children of 7-13 years, we investigated functional (functional activation with fMRI) and morphological (myelination of the corpus callosum with Magnetization Transfer Imaging (MTI)) aspects of spatial integration. In children, the activation associated with the spatial integration across visual fields was localized in visual ventral stream and limited to a part of the area activated in adults. The strong correlation between individual BOLD responses in .this area and the myelination of the splenial system of fibers points to myelination as a significant factor in the development of the spatial integration ability.

Nuclear triiodothyronine receptor expression is regulated by axon-Schwann cell contact.

Thyroid hormones, which play an important role in the development and regeneration of the nervous system, require the presence of specific nuclear T3 receptors (NT3R). In this study we provide evidence that NT3R expression by Schwann cells was up-regulated in response to a loss of axonal contact in vitro and in vivo. In dorsal root ganglia explant cultures, Schwann cells which accompanied axons (nerve fibres) were devoid of NT3R. When Schwann cells were orphaned from axon contact by axon transection, all the nuclei of these cells displayed NT3R immunoreactivity. Similar results were obtained in situ; in adult rat sciatic nerve, Schwann cells which ensheathed healthy axons never expressed NT3R immunoreactivity. After sciatic nerve transection in vivo the nuclei of Schwann cells deprived of axonal contact displayed a clear NT3R immunoreaction.

Chronic intestinal pseudoobstruction and ophthalmoplegia in a patient with mitochondrial myopathy

A 38 year old woman having chronic intestinal pseudoobstruction associated with mitochondrial myopathy is reported. The clinical and radiographic features suggested the diagnosis of chronic intestinal pseudoobstruction. Muscular atrophy and ophthalmoplegia led to muscle biopsy, which disclosed accumulation of normal and abnormal mitochondria ('ragged red fibres'), characteristic of mitochondrial myopathy.

Delayed priming promotes CNS regeneration post-rhizotomy in Neurocan and Brevican-deficient mice.

A wealth of literature has provided evidence that reactive tissue at the site of CNS injury is rich in chondroitin sulfate proteoglycans which may contribute to the non-permissive nature of the CNS. We have recently demonstrated using a murine model of human brachial plexus injury that the chondroitin sulfate proteoglycans Neurocan and Brevican are differentially expressed by two subsets of astrocytes in the spinal cord dorsal root entry zone (DREZ) following dorsal root lesion (Beggah et al., Neuroscience 133: 749-762, 2005). However, direct evidence for a growth-inhibitory role of these proteoglycans in vivo is still lacking. We therefore performed dorsal root lesion (rhizotomy) in mice deficient in both Neurocan and Brevican. Rhizotomy in these animals resulted in no significant increase in the number of sensory fibres regenerating through the DREZ compared to genetically matched controls. Likewise, a conditioning peripheral nerve lesion prior to rhizotomy, which increases the intrinsic growth capacity of sensory neurons, enhanced growth to the same extent in transgenic and control mice, indicating that absence of these proteoglycans alone is not sufficient to further promote entry into the spinal cord. In contrast, when priming of the median nerve was performed at a clinically relevant time, i.e. 7 weeks post-rhizotomy, the growth of a subpopulation of sensory axons across the DREZ was facilitated in Neurocan/Brevican-deficient, but not in control animals. This demonstrates for the first time that (i) Neurocan and/or Brevican contribute to the non-permissive environment of the DREZ several weeks after lesion and that (ii) delayed stimulation of the growth program of sensory neurons can facilitate regeneration across the DREZ provided its growth-inhibitory properties are attenuated. Post-injury enhancement of the intrinsic growth capacity of sensory neurons combined with removal of inhibitory chondroitin sulfate proteoglycans may therefore help to restore sensory function and thus attenuate the chronic pain resulting from human brachial plexus injury.

Secretory IgA and intestinal epithelial cells at the interface between homeostasis regulation and protection against infection

RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLICL'intestin est le siège d'intenses agressions de la part de l'ensemble des aliments ingérés, de bactéries agressives dites pathogènes mais également de bactéries dites commensales peuplant naturellement les surfaces intestinales muqueuses. Pour faire face, notre organisme arbore de nombreux niveaux de protections tant physiques, chimiques, mécaniques mais aussi immunitaires. La présence d'un type particulier de cellules, les cellules épithéliales (IEC) assurant une protection physique, ainsi que la production d'anticorps spécialisés par le système immunitaire appelés immunoglobulines sécrétoires A (SlgA) servent conjointement de première ligne de défense contre ces agressions externes. Néanmoins, comment le dialogue s'articule entre ces deux partenaires reste incomplet.Nous avons donc décidé de mimer ces interactions en modélisant les surfaces muqueuses par une monocouche de cellules différenciées en laboratoire. Des souches bactériennes isolées de l'intestin humain seules ou associées à des SlgA non-spécifiques ont été mises au contact de ce modèle cellulaire nous permettant de conclure quant à la présence effective d'une modulation du dialogue bactérie/lEC impliquant une activation de la réponse cellulaire vers un état de tolérance mutuelle. De façon surprenante, nous avons par ailleurs mis en évidence un type d'interaction nouveau entre ces anticorps et ces bactéries. Une étude biochimique nous a permis de détailler un nouveau rôle des SlgA médié par les sucres présents à leur surface dans le maintien d'une relation pacifique avec les commensaux perpétuellement présents, relations qualifiées d'homésostase intestinale.Le rôle protecteur des SlgA a par ailleurs été abordé pour avoir une meilleure appréhension de leur impact au niveau cellulaire lors d'infection par Shigella flexneri, bactérie causant la Shigellose, diarrhée sanglante responsable de la mort de plus d'un million de personnes chaque année. Basée sur le même modèle cellulaire, cette étude nous a permis de démontrer une nouvelle entrée de ce pathogène directement via les IEC. La présence d'anticorps spécifiques à la surface des bactéries restreint leur champs d'action contre les cibles intracellulaires identifiées que sont les filaments soutenant le squelette de la cellule, les fibres d'actine ainsi que les jonctions serrées, réseaux de protéines clés des interactions entre cellules. Cette ouverture au niveau cellulaire apporte un nouvel élan quant à la compréhension du rôle protecteur des SlgA lors d'attaques de l'intestin, protection semblant dépendante d'une agrégation des bactéries.Pour finir, nous avons mis en évidence la détection directe par les cellules de la présence d'anticorps libres dans l'intestin ajoutant une nouvelle réplique dans le dialogue complexe entre ces deux piliers de l'équilibre intestinal que sont les SlgA et les cellules épithéliales.RESUMELa muqueuse intestinale est dotée d'un réseau complexe de protections physico-chimiques, mécaniques ou immunologiques. Associées à un système immunitaire omniprésent, les cellules épithéliales intestinales {IEC) bordant la lumière intestinale ont la double tâche de protéger l'intérieur de l'organisme stérile contre l'invasion et la dissémination d'agents pathogènes, et de maintenir une relation pacifique avec la flore intestinale, rôles également joués par les immunoglobulines sécrétoires A (SlgA), anticorps les plus abondamment présents à la surface des muqueuses. Tant les IEC que les SlgA sont ainsi décrites comme convergeant vers le même objectif ; néanmoins, les rouages de leurs interactions restent largement inconnus.Pour répondre à cette question, des monocouches épithéliales reconstituées in vitro ont été incubées avec des souches commensales telles que des Lactobacillus ou des Bifodobacteria, seules ou complexées avec des SlgA non-spécifiques, nous permettant de décrypter l'influence des SlgA sur la détection des bactéries par les IEC, favorisant l'adhésion bactérienne et la cohésion cellulaire, augmentant l'activation de la voie NF-κΒ ainsi que la sécrétion de la cytokine thymic stromal lymphopoietin contrairement à celle de médiateurs pro-inflammatoires qui reste inchangée. Par ailleurs, une interaction Fab-indépendante est suggérée dans l'interaction SlgA/bactéries. Comme une interaction de faible affinité a été décrite comme prenant naturellement place au niveau de l'intestin, nous avons donc disséqué les mécanismes sous- jacents en utilisant un large spectre de bactérie associés à des protéines soit recombinantes soit isolées à partir de colostrum, mettant en évidence un rôle crucial des N-glycanes présents sur la pièce sécrétoire et soulignant une nouvelle propriété des SlgA dans l'homéostase intestinale.Intrinsèquement liés aux caractéristiques des SlgA, nous nous sommes également focalisés sur leur rôle protecteur lors d'infection par l'enteropathogène Shigella flexneri reproduites in vitro sur des monocouches polarisées. Nous avons tout d'abord démontré une nouvelle porte d'entrée pour ce pathogène directement via les IEC. L'agrégation des bactéries par les SlgA confère aux cellules une meilleure résistance à l'infection, retardant croissance bactérienne et entrée cellulaire, affectant par ailleurs leur capacité à cibler le cytosquelette et les jonctions serrées. La formation de tels cargos détectés de façon biaisée par les IEC apparaît comme une explication plausible au maintien de la cohésion cellulaire médiée par les SlgA.Enfin, le retrotransport des SlgA à travers les IEC a été abordé soulignant une participation active de ces cellules dans la détection de l'environnement extérieur, les impliquant possiblement dans l'activation d'un état muqueux stable.Conjointement, ces résultats indiquent que les SlgA représentent l'un des éléments-clés à la surface de la muqueuse et soulignent la complexité du dialogue établi avec l'épithélium en vue du maintien d'un fragile équilibre intestinal.ABSTRACTThe intestinal mucosa is endowed with a complex protective network melting physiochemical, mechanical and immunological features. Beyond the ubiquitous intestinal immune system, intestinal epithelial cells (IEC) lying the mucosal surfaces have also the dual task to protect the sterile core against invasion and dissemination of pathogens, and maintain a peaceful relationship with commensal microorganisms, aims also achieved by the presence of high amounts of secretory immunoglobulins A (SlgA), the most abundant immunoglobulin present at mucosal surfaces. Both IEC and SlgA are thus described to converge toward the same goal but how their interplay is orchestrated is largely unknown.To address this question, in vitro reconstituted IEC monolayers were first apically incubated with commensal bacteria such as Lactobacillus or Bifodobacteria strains either alone or in complexes with non-specific SlgA. Favoring the bacterial adhesion and cellular cohesion, SlgA impacts on the cellular sensing of bacteria, increasing NF-κΒ activation, and leading to cytokine releases restricted to the thymic stromal lymphopoietin and unaffected expression of pro-inflammatory mediators. Of main interest, bacterial recognition by SlgA suggested a Fab-independent interaction. As this low affinity, called natural coating occurs in the intestine, we further dissected the underlying mechanisms using a larger spectrum of commensal strains associated with recombinant as well as colostrum-derived proteins and pinpointed a crucial role of N-glycans of the secretory component, emphasizing an underestimated role of carbohydrates and another properties of SlgA in mediating intestinal homeostasis.As mucosal protection is also anchored in SlgA and IEC features, we focused on the cellular role of SlgA. Using IEC apical infection by the enteropathogen Shigella flexneri, we have first demonstrated a new gate of entry for this pathogen directly via IEC. Specific SlgA bacterial aggregation conferred to the cells a better resistance to infection, delaying bacterial growth and cellular entry, affecting their ability to damage both the cytoskeleton and the tight junctions. Formation of such big cargos differentially detected by IEC appears as a plausible explanation sustaining at the cellular level the antibody-mediated mucosal protection.Finally, SlgA retrotransport across IEC has been tackled stressing an active IEC sensing of the external environment possibly involved in the steady-state mucosal activation.All together, these results indicate that SlgA represents one of the pivotal elements at mucosal surfaces highlighting the complexity of the dialogue established with the epithelium sustaining the fragile intestinal balance.The Intestinal mucosa is endowed with a complex protective network melting physiochemical, mechanical and immunological features. Beyond the ubiquitous intestinal immune system, intestinal epithelial cells (IEC) lying the mucosal surfaces have also the dual task to protect the sterile core against invasion and dissemination of pathogens, and maintain a peaceful relationship with commensal microorganisms, aims also achieved by the presence of high amounts of secretory immunoglobulins A (SlgA), the most abundant immunoglobulin present at mucosal surfaces. Both IEC and SlgA are thus described to converge toward the same goal but how their interplay is orchestrated is largely unknown.To address this question, in vitro reconstituted IEC monolayers were first apically incubated with commensal bacteria such as Lactobacillus or Bifodobacteria strains either alone or in complexes with non-specific SlgA. Favoring the bacterial adhesion and cellular cohesion, SlgA impacts on the cellular sensing of bacteria, increasing NF-κΒ activation, and leading to cytokine releases restricted to the thymic stromal lymphopoietin and unaffected expression of pro-inflammatory mediators. Of main interest, bacterial recognition by SlgA suggested a Fab-independent interaction. As this low affinity, called natural coating occurs in the intestine, we further dissected the underlying mechanisms using a larger spectrum of commensal strains associated with recombinant as well as colostrum-derived proteins and pinpointed a crucial role of N-glycans of the secretory component, emphasizing an underestimated role of carbohydrates and another properties of SlgA in mediating intestinal homeostasis.As mucosal protection is also anchored in SlgA and IEC features, we focused on the cellular role of SlgA. Using IEC apical infection by the enteropathogen Shigella flexneri, we have first demonstrated a new gate of entry for this pathogen directly via IEC. Specific SlgA bacterial aggregation conferred to the cells a better resistance to infection, delaying bacterial growth and cellular entry, affecting their ability to damage both the cytoskeleton and the tight junctions. Formation of such big cargos differentially detected by IEC appears as a plausible explanation sustaining at the cellular level the antibody-mediated mucosal protection.Finally, SlgA retrotransport across IEC has been tackled stressing an active IEC sensing of the external environment possibly involved in the steady-state mucosal activation.All together, these results indicate that SlgA represents one of the pivotal elements at mucosal surfaces highlighting the complexity of the dialogue established with the epithelium sustaining the fragile intestinal balance.

Identification and functional characterization of auxiliary enzymes of the β-oxidation in " Arabidopsis thaliana "

Abstract: The ß-oxidation is the universal pathway that allows living organisms to degrade fatty acids. leading to lipid homeostasis and carbon and energy recovery from the fatty acid molecules. This pathway is centred on four core enzymatic activities sufficient to degrade saturated fatty acids. Additional auxiliary enzymes of the ß-oxidation are necessary for the complete degradation of a larger array of molecules encompassing the unsaturated fatty acids. The main pathways of the ßoxidation of fatty acids have been investigated extensively and auxiliary enzymes are well-known in mammals and yeast. The comparison of the established ß-oxidation systems suggests that the activities that are required to proceed to the full degradation of unsaturated fatty acids are present regardless of the organism and rely on common active site templates. The precise identity of the plant enzymes was unknown. By homology searches in the genome of Arabidopsis thaliana, I identified genes. encoding for proteins that could be orthologous to the yeast or animal auxiliary enzymes Δ 3, Δ 2-enoyl-CoA isomerase, Δ 3,5, Δ 2,4 -dienoyl-CoA isomerase, and type 2 enoyl-CoA hydratase. I established that these genes are expressed in Arabidopsis and that their expression can be correlated to the expression of core ß-oxidation genes. Through the observation of chimeric fluorescent protein fusions, I demonstrated that the identified proteins are localized in the peroxisóme, the only organelle where the ß-oxidation occurs in plants. Enzymatic assays were performed with the partially purified enzymes to demonstrate that the identified enzymes can catalyze the same in vitro reactions as their non-plant orthologs. The activities in vivo of the plant enzymes were demonstrated by heterologous complementation of the corresponding yeast Saccharomyces cerevisiae mutants. The complementation was visualized using the artificial polyhydroxyalkanoate (PHA) production in yeast peroxisomes. The recombinant strains, expressing a Pseudomonas aeruginosa PHA synthase modified for a peroxisomal localization, produce this polymer that serves as a trap for the 3-hydroxyacyl-CoA intermediaries of the ßoxidation and that reflects qualitatively and quantitatively the array of molecules that are processed through the ß-oxidation. This complementation demonstrated the implication of the plant Δ 3, Δ 2-enoyl-CoA isomerases and Δ3,5, Δ2,4-dienoyl-CoA isomerase in the degradation of odd chain position unsaturated fatty acids. The presence of a monofunctional type 2 enoyl-CoA hydratase is a novel in eukaryotes. Downregulation of the corresponding gene expression in an Arabidopsis line, modified to produce PHA in the peroxisome, demonstrated thàt this enzyme participates in vivo to the conversion of the intermediate 3R-hydroxyacyl-CoA, generated by the metabolism of fatty acids with a cis (Z)-unsaturated bond on an even-numbered carbon, to the 2Eenoyl-CoA for further degradation through the core ß-oxidation cycle. Résumé: La ß-oxydation est une voie universelle de dégradation des acides gras qui permet aux organismes vivants d'assurer une homéostasie lipidique et de récupérer l'énergie et le carbone contenus dans les acides gras. Le coeur de cette voie est composé de quatre réactions enzymatiques suffisantes à la dégradation des acides gras saturés. La présence des enzymes auxiliaires de la ß-oxydation est nécessaire à la dégradation d'une gamme plus étendue de molécules comprenant les acides gras insaturés. Les voies principales de la ß-oxydation des acides gras ont été étudiées en détail et les enzymes auxiliaires sont déterminées chez les mammifères et la levure. La comparaison entre les systèmes de ß-oxydation connus suggère que les activités requises pour la dégradation complète des acides gras insaturés reposent sur la présence de site actifs similaires. L'identité précise des enzymes auxiliaires chez les plantes était inconnue. En cherchant par homologie dans le génome de la plante modèle Arabidopsis thaliana, j'ai identifié des gènes codant pour des protéines pouvant être orthologues aux enzymes auxiliaires Δ3 Δ2-enoyl-CoA isomérase, Δ 3,5 Δ 2,4-dienoyl-CoA isomérase et enoyl-CoA hydratase de type 2 d'origine fongique ou mammalienne. J'ai établi la corrélation de l'expression de ces gènes dans Arabidopsis avec celle de gènes des enzymes du coeur de la ß-oxydation. En observant des chimères de fusion avec des protéines fluorescentes, j'ai démontré que les protéines identifiées sont localisées dans le péroxysomes, le seul organelle où la ß-oxydation se déroule chez les plantes. Des essais enzymatiques ont été conduits avec ces enzymes partiellement purifiées pour démontrer que les enzymes identifiées sont capables de catalyser in vitro les mêmes réactions que leurs orthologues non végétaux. Les activités des enzymes végétales in vivo ont été .démontrées par complémentation hétérologue des mutants de délétion correspondants de levure Saccharomyces cerevisiae. La visualisation de la complémentation est rendue possible par la synthèse de polyhydroxyalcanoate (PHA) dans les péroxysomes de levure. Les souches recombinantes expriment la PHA synthase de Pseudomonas aeruginosa modifiée pour être localisée dans le péroxysome produisent ce polymère qui sert de piège pour les 3-hydroxyacylCoAs intermédiaires de la ß-oxydation et qui reflète qualitativement et quantitativement la gamme de molécules qui subit la ß-oxydation. Cette complémentation a permis de démontrer que les Δ3, Δ2-enoyl-CoA isomérases, et la Δ3.5, Δ2,4-dienoyl-CoA isomérase végétales sont impliquées dans la dégradation des acides gras insaturés en position impaire. L'enoyl-CoA hydratase de type 2 monofonctionelle est une enzyme nouvelle chez les eucaryotes. La sous-expression du gène correspondant dans une lignée d'Arabidopsis modifiée pour produite du PHA dans le péroxysome a permis de démontrer que cette enzyme participe in vivo à la dégradation des acides gras ayant une double liaison en conformation cis (Z) en position paire.