The Schizosaccharomyces pombe cdc14 gene is required for septum formation and can also inhibit nuclear division.

A conditional heat-sensitive mutation in the cdc14 gene of the fission yeast Schizosaccharomyces pombe results in failure to form a septum. Cells become highly elongated and multinucleate as growth and nuclear division continue in the absence of cell division. This article describes the cloning of the cdc14 gene and the identification of its product, a protein of 240 amino acids, p28cdc14. A null allele of the cdc14 gene shows that the gene is essential for septum formation and completion of the cell-division cycle. Overexpression of the gene product, p28cdc14, causes cell-cycle arrest in late G2 before mitosis. Cells leaking past the block activate p34cdc2 kinase and show condensed chromosomes, but the normal rearrangements of the microtubules and microfilaments that are associated with the transition from interphase to mitosis do not occur. Overexpression of p28cdc14 in mutants, in which the timing of mitosis is altered, suggests that these effects may be mediated upstream of the mitotic inhibitor wee1. These data are consistent with the idea that p28cdc14 may play a role in both the initiation of mitosis and septum formation and, by doing so, be part of the mechanism that coordinates these two cell-cycle events.

Proteomic and transcriptomic analysis of human CD8(+) T lymphocytes over-expressing telomerase.

Human T lymphocytes have a finite life span resulting from progressive telomere shortening that occurs at each cell division, eventually leading to chromosomal instability. It has been shown that ectopic expression of the human telomerase reverse transcriptase (hTERT) gene into various human cells results in the extension of their replicative life span, without inducing changes associated with transformation. However, it is still unclear whether cells that over-express telomerase are physiologically and biochemically indistinguishable from normal cells. To address this question, we compared the proteome of young and aged human CD8(+) T lymphocytes with that of T cells transduced with hTERT. Interestingly, we found no global changes in the protein pattern in young T cells, irrespective of telomerase expression. In contrast, several relevant proteins with differential expression patterns were observed in hTERT-transduced T cells with extended life span upon long-term culture. Altogether, our data revealed that T lymphocytes over-expressing telomerase displayed an intermediate protein pattern, sharing a similar protein expression not only with young T cells, but also with aged T cells. Finally, the results obtained from this global proteomic approach are in agreement with the overall gene transcription profiling performed on the same T-cell derived clones.

Isolation and in vitro chondrogenic potential of human foetal spine cells.

Cell therapy for nucleus pulposus (NP) regeneration is an attractive treatment for early disc degeneration as shown by studies using autologous NP cells or stem cells. Another potential source of cells is foetal cells. We investigated the feasibility of isolating foetal cells from human foetal spine tissues and assessed their chondrogenic potential in alginate bead cultures. Histology and immunohistochemistry of foetal tissues showed that the structure and the matrix composition (aggrecan, type I and II collagen) of foetal intervertebral disc (IVD) were similar to adult IVD. Isolated foetal cells were cultured in monolayer in basic media supplemented with 10% Fetal Bovine Serum (FBS) and from each foetal tissue donation, a cell bank of foetal spine cells at passage 2 was established and was composed of around 2000 vials of 5 million cells. Gene expression and immunohistochemistry of foetal spine cells cultured in alginate beads during 28 days showed that cells were able to produce aggrecan and type II collagen and very low level of type I and type X collagen, indicating chondrogenic differentiation. However variability in matrix synthesis was observed between donors. In conclusion, foetal cells could be isolated from human foetal spine tissues and since these cells showed chondrogenic potential, they could be a potential cell source for IVD regeneration.

IL-22 regulates lymphoid chemokine production and assembly of tertiary lymphoid organs.

The series of events leading to tertiary lymphoid organ (TLO) formation in mucosal organs following tissue damage remain unclear. Using a virus-induced model of autoantibody formation in the salivary glands of adult mice, we demonstrate that IL-22 provides a mechanistic link between mucosal infection, B-cell recruitment, and humoral autoimmunity. IL-22 receptor engagement is necessary and sufficient to promote differential expression of chemokine (C-X-C motif) ligand 12 and chemokine (C-X-C motif) ligand 13 in epithelial and fibroblastic stromal cells that, in turn, is pivotal for B-cell recruitment and organization of the TLOs. Accordingly, genetic and therapeutic blockade of IL-22 impairs and reverses TLO formation and autoantibody production. Our work highlights a critical role for IL-22 in TLO-induced pathology and provides a rationale for the use of IL-22-blocking agents in B-cell-mediated autoimmune conditions.

Sodium-dependent phosphate transporters in osteoclast differentiation and function.

Osteoclasts are multinucleated bone degrading cells. Phosphate is an important constituent of mineralized bone and released in significant quantities during bone resorption. Molecular contributors to phosphate transport during the resorptive activity of osteoclasts have been controversially discussed. This study aimed at deciphering the role of sodium-dependent phosphate transporters during osteoclast differentiation and bone resorption. Our studies reveal RANKL-induced differential expression of sodium-dependent phosphate transport protein IIa (NaPi-IIa) transcript and protein during osteoclast development, but no expression of the closely related NaPi-IIb and NaPi-IIc SLC34 family isoforms. In vitro studies employing NaPi-IIa-deficient osteoclast precursors and mature osteoclasts reveal that NaPi-IIa is dispensable for bone resorption and osteoclast differentiation. These results are supported by the analysis of structural bone parameters by high-resolution microcomputed tomography that yielded no differences between adult NaPi-IIa WT and KO mice. By contrast, both type III sodium-dependent phosphate transporters Pit-1 and Pit-2 were abundantly expressed throughout osteoclast differentiation, indicating that they are the relevant sodium-dependent phosphate transporters in osteoclasts and osteoclast precursors. We conclude that phosphate transporters of the SLC34 family have no role in osteoclast differentiation and function and propose that Pit-dependent phosphate transport could be pivotal for bone resorption and should be addressed in further studies.

Bleaching of melanin in the epidermis of South American fur seal and its application on enzyme immunohistochemistry

The South American fur seal (Arctocephalus australis) is an amphibious marine mammal distributed along the Atlantic and Pacific coasts of South America. The species is well adjusted to different habitats due to the morphology of its fin-like members and due to some adaptations in their integumentary system. Immunohistochemical studies are very important to evaluate the mechanisms of skin adaptation due the differential expression of the antigens present in the tissue depending of the region of the body surface. However, its strongly pigmented (melanin) epidermis prevents the visualization of the immuno-histochemical chromogens markers. In this study a melanin bleaching method was developed aimed to allow the visualization of the chromogens without interfering in the antigen-antibody affinity for immunohistochemistry. The analysis of PCNA (proliferating cell nuclear antigen) index in the epidermis of A. australis by immunohistochemistry with diaminobenzidine (DAB) as chromogen was used to test the method. The bleaching of the melanin allowed to obtain the cell proliferation index in epidermis and to avoid false positive results without affecting the immunohistochemical results.

Regulation of pituitary hormones and cell proliferation by components of the extracellular matrix

The extracellular matrix is a three-dimensional network of proteins, glycosaminoglycans and other macromolecules. It has a structural support function as well as a role in cell adhesion, migration, proliferation, differentiation, and survival. The extracellular matrix conveys signals through membrane receptors called integrins and plays an important role in pituitary physiology and tumorigenesis. There is a differential expression of extracellular matrix components and integrins during the pituitary development in the embryo and during tumorigenesis in the adult. Different extracellular matrix components regulate adrenocorticotropin at the level of the proopiomelanocortin gene transcription. The extracellular matrix also controls the proliferation of adrenocorticotropin-secreting tumor cells. On the other hand, laminin regulates the production of prolactin. Laminin has a dynamic pattern of expression during prolactinoma development with lower levels in the early pituitary hyperplasia and a strong reduction in fully grown prolactinomas. Therefore, the expression of extracellular matrix components plays a role in pituitary tumorigenesis. On the other hand, the remodeling of the extracellular matrix affects pituitary cell proliferation. Matrix metalloproteinase activity is very high in all types of human pituitary adenomas. Matrix metalloproteinase secreted by pituitary cells can release growth factors from the extracellular matrix that, in turn, control pituitary cell proliferation and hormone secretion. In summary, the differential expression of extracellular matrix components, integrins and matrix metalloproteinase contributes to the control of pituitary hormone production and cell proliferation during tumorigenesis.

Caractérisation de la SERPINA1, une antiprotéase différentiellement exprimée dans le cancer épithélial de l’ovaire

Le cancer épithélial de l’ovaire est le cancer gynécologique le plus létal. La survie à 5 ans est de 30-40% chez les patientes atteintes d’une tumeur invasive (TOV), comparativement à 95% chez les patientes diagnostiquées pour une tumeur à faible potentiel de malignité ou borderline (LMP). Au laboratoire, l’analyse de l’expression des gènes de la micropuce à ADN U133 d’Affymetrix a révélé que la SERPINA1 est un gène dont l’expression varie entre les tumeurs LMP et TOV. La validation par Q-PCR nous a confirmé que cette antiprotéase est majoritairement surexprimée dans les tumeurs LMP, par rapport aux tumeurs bénignes (BOV) et aux tumeurs TOV. Nous avons donc surexprimé la SERPINA1 dans les lignées cellulaires invasives TOV 112D et TOV 1946 du cancer de l’ovaire et dérivé des clones stables. Les résultats obtenus nous indiquent que la surexpression de la SERPINA1 a un effet sur la capacité d’invasion et de migration cellulaire et non au niveau de la croissance cellulaire et la formation de structures tridimensionnelles. Les résultats issus de l’étude in vivo dans les souris SCID nous permettront de déterminer si la surexpression de la SERPINA1 a un effet sur la tumorigénèse ovarienne. Ainsi, la SERPINA1 demeure à notre avis un candidat d’intérêt pour tenter de mieux comprendre les différences biologiques entre les tumeurs LMP et TOV, ainsi que le rôle des protéases et de leurs inhibiteurs dans la progression tumorale du cancer de l’ovaire.

Caractérisation de Cks1, régulateur du cycle cellulaire, dans le cancer épithélial de l'ovaire

Le cancer épithélial de l’ovaire est le cancer gynécologique le plus létal. La survie à 5 ans est de 30-40% chez les patientes atteintes d’une tumeur invasive(TOV), comparativement à 95% chez les patientes diagnostiquées pour une tumeur à faible potentiel de malignité (LMP). Au laboratoire, l’analyse de l’expression des gènes de la micropuce à ADN HuFL d’Affymetrix a révélé que Cks1 est un gène dont l’expression varie entre les tumeurs LMP et TOV. En effet, ce régulateur du cycle cellulaire est surexprimé dans les tumeurs TOV par rapport aux tumeurs LMP. Nous avons donc déplété Cks1 dans des lignées cellulaires tumorales invasives du cancer de l’ovaire dérivées au laboratoire, soit la TOV112D et la TOV1946, en utilisant des shRNAs sous le contrôle d’un répresseur inductible à la tétracycline. Puis, nous avons dérivé des clones stables inductibles à la tétracycline. Les résultats obtenus nous indiquent que la déplétion de Cks1 n’a pas d’effet sur la prolifération et la migration cellulaires, ni sur la formation de structures tridimensionnelles in vitro. Ainsi, nous pouvons conclure que Cks1 ne joue pas un rôle clé dans la progression tumorale par rapport aux paramètres testés. Or, des études supplémentaires seraient nécessaires pour expliquer les différences biologiques observées entre les deux types de tumeurs étudiées, et justifier cette variation observée de l’expression de Cks1.

Études de réseaux d’expression génique : utilité pour l’élucidation des déterminants génétiques des traits complexes

Les traits quantitatifs complexes sont des caractéristiques mesurables d’organismes vivants qui résultent de l’interaction entre plusieurs gènes et facteurs environnementaux. Les locus génétiques liés à un caractère complexe sont appelés «locus de traits quantitatifs » (QTL). Récemment, en considérant les niveaux d’expression tissulaire de milliers de gènes comme des traits quantitatifs, il est devenu possible de détecter des «QTLs d’expression» (eQTL). Alors que ces derniers ont été considérés comme des phénotypes intermédiaires permettant de mieux comprendre l’architecture biologique des traits complexes, la majorité des études visent encore à identifier une mutation causale dans un seul gène. Cette approche ne peut remporter du succès que dans les situations où le gène incriminé a un effet majeur sur le trait complexe, et ne permet donc pas d’élucider les situations où les traits complexes résultent d’interactions entre divers gènes. Cette thèse propose une approche plus globale pour : 1) tenir compte des multiples interactions possibles entre gènes pour la détection de eQTLs et 2) considérer comment des polymorphismes affectant l’expression de plusieurs gènes au sein de groupes de co-expression pourraient contribuer à des caractères quantitatifs complexes. Nos contributions sont les suivantes : Nous avons développé un outil informatique utilisant des méthodes d’analyse multivariées pour détecter des eQTLs et avons montré que cet outil augmente la sensibilité de détection d’une classe particulière de eQTLs. Sur la base d’analyses de données d’expression de gènes dans des tissus de souris recombinantes consanguines, nous avons montré que certains polymorphismes peuvent affecter l’expression de plusieurs gènes au sein de domaines géniques de co-expression. En combinant des études de détection de eQTLs avec des techniques d’analyse de réseaux de co-expression de gènes dans des souches de souris recombinantes consanguines, nous avons montré qu’un locus génétique pouvait être lié à la fois à l’expression de plusieurs gènes au niveau d’un domaine génique de co-expression et à un trait complexe particulier (c.-à-d. la masse du ventricule cardiaque gauche). Au total, nos études nous ont permis de détecter plusieurs mécanismes par lesquels des polymorphismes génétiques peuvent être liés à l’expression de plusieurs gènes, ces derniers pouvant eux-mêmes être liés à des traits quantitatifs complexes.

Caractérisation de la voie de signalisation du récepteur des minéralocorticoïdes dans le rein foetal suite à une restriction de croissance intrautérine

La restriction de croissance intrautérine (RCIU) est associée à l’apparition de maladies à l’âge adulte et le phénotype de la condition pathologique peut être différent selon le sexe. Notre laboratoire a développé un modèle de RCIU chez le rat en administrant une diète faible en sodium lors du dernier tiers de la gestation entraînant une réduction de l’expansion volémique maternelle et de la perfusion utéroplacentaire. L'activité rénine et la concentration d'aldostérone plasmatique sont augmentées chez la mère et les foetus RCIU. Antérieurement, notre laboratoire a démontré une augmentation de l’expression génique et protéique rénale de la Na+-K+-ATPase-α1 uniquement chez les foetus femelles RCIU. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que la diminution du volume circulant chez la rate gestante entraîne une augmentation et une expression différentielle, selon le sexe, des éléments de la cascade de signalisation du récepteur des minéralocorticoïdes (MR) dans les reins de foetus RCIU. L’expression des gènes est réalisée par qRT-PCR et celle des protéines par immunobuvardage de type Western. Bien que les résultats démontrent que la transcription génique de SGK1, α-ENaC et GILZ soit augmentée dans les reins de foetus RCIU, l’expression protéique de SGK1, pSGK1(Thr 256) et α-ENaC est similaire à celle des témoins. La protéine GILZ est indétectable. Pour CNKSR3, aucune différence de l’ARNm ou de la protéine n’a été observée entre les deux groupes. Par contre, même si l’expression génique du MR n’est pas différente, l’expression protéique est diminuée chez les RCIU. Aucun effet du sexe n’a été observé. En conclusion, l’augmentation d'aldostérone plasmatique chez les foetus ayant subi une RCIU stimule la transcription des gènes associés à la voie de réabsorption sodique, mais la quantité protéique demeure inchangée. Ceci suggère qu’il peut avoir des mécanismes de régulation post-transcriptionnelle ou une dégradation accélérée des protéines. Malgré la pertinence du sexe dans le développement de maladies, le sexe n’influence pas l’expression des composantes de la voie de rétention sodique chez le foetus. Il serait important de suivre cette voie en fonction de l’âge et de corréler les expressions génique et protéique avec l’apparition de maladies.

Étude du rôle de l'interleukine-32 dans l'infection à VIH-1

Les progresseurs lents du VIH-1 sont de rares sujets asymptomatiques pendant plusieurs années sans thérapie antirétrovirale. Parmi ces sujets à progression lente vers le SIDA, il est possible qu’un sous-groupe perde le contrôle de leur infection après plusieurs années de contrôle. Notre laboratoire a analysé l’expression différentielle de différentes protéines et voies moléculaires associées à la perte de contrôle de l’infection: l’interleukine-32 (IL-32) est une cytokine pro-inflammatoire dont le niveau des isoformes alpha et delta a significativement diminué chez les progresseurs lents lors de la perte de contrôle. Par ailleurs, des études antérieures ont attribué, de façon intrigante, à l’IL-32 aussi bien des propriétés anti-VIH-1 que des propriétés immunosuppressives induisant un environnement propice à la réplication du VIH-1. Ce projet de maitrise s’est penché sur l’implication de l’IL-32 dans la progression de l’infection à VIH-1 avec un accent particulier sur les progresseurs lents. Nous avons principalement mesuré les niveaux d’IL-32 des sujets séropositifs comparativement aux sujets VIH négatif et estimé les fonctions de cette cytokine à travers des études longitudinales et de corrélation. Nous avons observé que l’IL-32 total demeure plus élevé chez les séropositifs comparativement aux sujets VIH négatif. Également, l’infection par le VIH-1 entraine une augmentation du niveau d’IL-32 total. De plus, après une année de thérapie antirétrovirale, les taux plasmatiques d’IL-32 total demeurent significativement plus élevés que ceux des sujets VIH négatif. Comme attendu, le taux d’IL-32 total augmente lors de la perte de contrôle de l’infection chez les progresseurs lents. Une forte concentration plasmatique d’IL-32 total coïncide avec: 1) une augmentation du taux plasmatique de sCD14 et de la cytokine pro-inflammatoire IL-6, 2) une baisse du compte cellulaire CD4 et une augmentation de la charge virale. Un taux plasmatique élevé de CCL5 pourrait prédire une faible concentration d’IL-32 total. L’isoforme alpha de l’IL-32 est plus élevée dans le plasma des sujets VIH négatif tandis que l’IL-32 gamma semble induire un environnement pro-inflammatoire et immunosuppressif. Il ressort à l’issue de ces observations que l’augmentation de l’IL-32 total est associée à la progression de l’infection à VIH-1 et pourrait constituer un biomarqueur permettant d’apprécier le pronostic de cette infection.

Neuronal degeneration in streptozotocin induced diabetic rats: Effect of Aegle marmelose and pyridoxine in pancreatic cell proliferation and neuronal Surviva

This thesis Entitled Neuronal degeneration in streptozotocin induced diabetic rats: effect of aegle marmelose and pyridoxine in pancreatic B cell proliferation and neuronal survival. Diabetes mellitus, a chronic metabolic disorder results in neurological dysfunctions and structural changes in the CNS. Antioxidant therapy is a challenging but necessary dimension in the management of diabetes and neurodegenerative changes associated with it. Our results showed regional variation and imbalance in the expression pattern of dopaminergic receptor subtypes in diabetes and its role in imbalanced insulin signaling and glucose regulation. Disrupted dopaminergic signaling and increased hyperglycemic stress in diabetes contributed to the neuronal loss. Neuronal loss in diabetic rats mediated through the expression of pattern of GLUT-3, CREB, IGF-1, Akt-1, NF,B, second messengers- cAMP, cGMP, IP3 and activation of apoptotic factors factors- TNF-a,caspase-8. Disrupted dopaminergic receptor expressions and its signaling in pancreas contributed defective insulin secretion in diabetes. Activation of apoptotic factors- TNF- a,caspase-8 and defective functioning of neuronal survival factors, disrupted second messenger signaling modulated neuronal viability in diabetes. Hyperglycemic stress activated the expression of TNF-a,caspase-8, BAX and differential expression of anti oxidant enzymes- SOD and GPx in liver lead to apoptosis. Treatment of diabetic rats with insulin, Aegle marmelose and pyridoxine significantly reversed the altered dopaminergic neurotransmission, GLUT3, GLUT2, IGF-1 and second messenger signaling. Antihyperglycemic and antioxidant activity of Aegle marmelose and pyridoxine enhanced pancreatic B cell proliferation, increased insulin synthesis and secretion in diabetic rats. Thus our results conclude the neuroprotective and regenerating ability of Aegle marmelose and pyridoxine which in turn has a novel therapeutic role in the management of diabetes.

Stress-induced changes in the Schizosaccharomyces pombe proteome using two-dimensional difference gel electrophoresis, mass spectrometry and a novel integrated robotics platform

Robotic and manual methods have been used to obtain identification of significantly changing proteins regulated when Schizosaccharomyces pombe is exposed to oxidative stress. Differently treated S. pombe cells were lysed, labelled with CyDye and analysed by two-dimensional difference gel electrophoresis. Gel images analysed off-line, using the DeCyder image analysis software [GE Healthcare, Amersham, UK] allowed selection of significantly regulated proteins. Proteins displaying differential expression were excised robotically for manual digestion and identified by matrix-assisted laser desorption/ionisation - mass spectrometry (MALDI-MS). Additionally the same set of proteins displaying differential expression were automatically cut and digested using a prototype robotic platform. Automated MALDI-MS, peak label assignment and database searching were utilised to identify as many proteins as possible. The results achieved by the robotic system were compared to manual methods. The identification of all significantly altered proteins provides an annotated peroxide stress-related proteome that can be used as a base resource against which other stress-induced proteomic changes can be compared.

Stress-induced changes in the Schizosaccharomyces pombe proteome using two-dimensional difference gel electrophoresis, mass spectrometry and a novel integrated robotics platform

Robotic and manual methods have been used to obtain identification of significantly changing proteins regulated when Schizosaccharomyces pombe is exposed to oxidative stress. Differently treated S. pombe cells were lysed, labelled with CyDye (TM) and analysed by two-dimensional difference gel. electrophoresis. Gel images analysed off-line, using the DeCyder (TM) image analysis software [GE Healthcare, Amersham, UK] allowed selection of significantly regulated proteins. Proteins displaying differential expression were excised robotically for manual digestion and identified by matrix-assisted laser desorption/ionisation - mass spectrometry (MALDI-MS). Additionally the same set of proteins displaying differential expression were automatically cut and digested using a prototype robotic platform. Automated MALDI-MS, peak label assignment and database searching were utilised to identify as many proteins as possible. The results achieved by the robotic system were compared to manual methods. The identification of all significantly altered proteins provides an annotated peroxide stress-related proteome that can be used as a base resource against which other stress-induced proteomic changes can be compared.