The balanced lethal system of crested newts: a ghost of sex chromosomes past?

Balanced lethal systems are more than biological curiosities: as theory predicts, they should quickly be eliminated through the joint forces of recombination and selection. That such systems might become fixed in natural populations poses a challenge to evolutionary theory. Here we address the case of a balanced lethal system fixed in crested newts and related species, which makes 50% of offspring die early in development. All adults are heteromorphic for chromosome pair 1. The two homologues (1A and 1B) have different recessive deleterious alleles fixed on a nonrecombining segment, so that heterozygotes are viable, while homozygotes are lethal. Given such a strong segregation load, how could autosomes stop recombining? We propose a role for a sex-chromosome turnover from pair 1 (putative ancestral sex chromosome) to pair 4 (currently active sex chromosome). Accordingly, 1A and 1B represent two variants (Y(A) and Y(B)) of the Y chromosome from an ancestral male-heterogametic system. We formalize a scenario in which turnovers are driven by sex ratio selection stemming from gene-environment interactions on sex determination. Individual-based simulations show that a balanced lethal system can be fixed with significant likelihood, provided the masculinizing allele on chromosome 4 appears after the elimination of the feminizing allele on chromosome 1. Our study illustrates how strikingly maladaptive traits might evolve through natural selection.

Methylation alterations are not a major cause of PTTG1 misregulation.

BACKGROUND On its physiological cellular context, PTTG1 controls sister chromatid segregation during mitosis. Within its crosstalk to the cellular arrest machinery, relies a checkpoint of integrity for which gained the over name of securin. PTTG1 was found to promote malignant transformation in 3T3 fibroblasts, and further found to be overexpressed in different tumor types. More recently, PTTG1 has been also related to different processes such as DNA repair and found to trans-activate different cellular pathways involving c-myc, bax or p53, among others. PTTG1 over-expression has been correlated to a worse prognosis in thyroid, lung, colorectal cancer patients, and it can not be excluded that this effect may also occur in other tumor types. Despite the clinical relevance and the increasing molecular characterization of PTTG1, the reason for its up-regulation remains unclear. METHOD We analysed PTTG1 differential expression in PC-3, DU-145 and LNCaP tumor cell lines, cultured in the presence of the methyl-transferase inhibitor 5-Aza-2'-deoxycytidine. We also tested whether the CpG island mapping PTTG1 proximal promoter evidenced a differential methylation pattern in differentiated thyroid cancer biopsies concordant to their PTTG1 immunohistochemistry status. Finally, we performed whole-genome LOH studies using Affymetix 50 K microarray technology and FRET analysis to search for allelic imbalances comprising the PTTG1 locus. CONCLUSION Our data suggest that neither methylation alterations nor LOH are involved in PTTG1 over-expression. These data, together with those previously reported, point towards a post-transcriptional level of misregulation associated to PTTG1 over-expression.

Stimulation of fission yeast and mouse Hop2-Mnd1 of the Dmc1 and Rad51 recombinases.

Genetic analysis of fission yeast suggests a role for the spHop2-Mnd1 proteins in the Rad51 and Dmc1-dependent meiotic recombination pathways. In order to gain biochemical insights into this process, we purified Schizosaccharomyces pombe Hop2-Mnd1 to homogeneity. spHop2 and spMnd1 interact by co-immunoprecipitation and two-hybrid analysis. Electron microscopy reveals that S. pombe Hop2-Mnd1 binds single-strand DNA ends of 3'-tailed DNA. Interestingly, spHop2-Mnd1 promotes the renaturation of complementary single-strand DNA and catalyses strand exchange reactions with short oligonucleotides. Importantly, we show that spHop2-Mnd1 stimulates spDmc1-dependent strand exchange and strand invasion. Ca(2+) alleviate the requirement for the order of addition of the proteins on DNA. We also demonstrate that while spHop2-Mnd1 affects spDmc1 specifically, mHop2 or mHop2-Mnd1 stimulates both the hRad51 and hDmc1 recombinases in strand exchange assays. Thus, our results suggest a crucial role for S. pombe and mouse Hop2-Mnd1 in homologous pairing and strand exchange and reveal evolutionary divergence in their specificity for the Dmc1 and Rad51 recombinases.

Biological and genetic aspects of crosses between species of the genus Meccus (Hemiptera: Reduviidae Triatominae)

The degree of reproductive isolation between Meccus phyllosomus and the remaining five species of the genus Meccus, as well as between Meccus bassolsae and Meccus pallidipennis, Meccus longipennis and Meccus picturatus, was examined. Fertility and the segregation of morphological characteristics were examined in two generations of hybrids from crosses between these species. The percentage of couples with offspring (fertile) was high in the vast majority of sets of crosses, with the exception of that between ♀M. phyllosomus and ♂Meccus mazzottii. In sets of crosses involving M. bassolsae specimens, no first-generation (F1) individuals were morphologically similar to M. bassolsae, but instead shared the morphology of the other parental species. A similar phenomenon was observed in most sets of crosses involving M. phyllosomus. These results indicated that different degrees of reproductive isolation exist among the species of Meccus involved in this study. The biological evidence obtained in this study does not support the proposal that M. bassolsae is a full species. It could indicate that, on the contrary, it should be considered a subspecies of a single polytypic species. The biological evidence does support the proposal that M. phyllosomus is a full species.

Ecological patterns of blood-feeding by kissing-bugs (Hemiptera: Reduviidae: Triatominae)

Host use by vectors is important in understanding the transmission of zoonotic diseases, which can affect humans, wildlife and domestic animals. Here, a synthesis of host exploitation patterns by kissing-bugs, vectors of Chagas disease, is presented. For this synthesis, an extensive literature review restricted to feeding sources analysed by precipitin tests was conducted. Modern tools from community ecology and multivariate statistics were used to determine patterns of segregation in host use. Rather than innate preferences for host species, host use by kissing-bugs is influenced by the habitats they colonise. One of the major limitations of studies on kissing-bug foraging has been the exclusive focus on the dominant vector species. We propose that expanding foraging studies to consider the community of vectors will substantially increase the understanding of Chagas disease transmission ecology. Our results indicate that host accessibility is a major factor that shapes the blood-foraging patterns of kissing-bugs. Therefore, from an applied perspective, measures that are directed at disrupting the contact between humans and kissing-bugs, such as housing improvement, are among the most desirable strategies for Chagas disease control.

Melt topology and chemistry during partial melting in contact aureoles : an experimental study and field example

This study was initiated to investigate partial melting within the high-grade metamorphic rocks beneath the Little Cottonwood contact aureole (Utah, USA), in order to understand the melt generation, melt migration, and geometry of initial melt distribution on grain scale during crustal anatexis. The emplacement of the Little Cottonwood stock produced a contact aureole in the pelitic host rocks of the Big Cottonwood formation (BC). Metamorphic isogrades in pelitic rocks range form biotite to 2nd sillimanite grade as a function of distance from the contact. Migmatites are restricted to the highest grade and resulted form partial melting of the BC formation rocks. First melt was produced by a combined muscovite/biotite dehydration reaction in the sillimanite + k-feldspar stability field. Melt extraction from the pelites resulted in restites (magnetite + cordierite + alumosilicate ± biotite) surrounded by feldspar enriched quartzite zones. This texture is the result of gradual infiltration of partial melts into the quartzite. Larger, discrete melt accumulation occurred in extensional or transpressional domains such as boudin necks, veins, and ductile shear zones. Melt composition are Si02- rich, crystallized as pegmatites, and apparently were very mobile. They were able to infiltrate the quartzite pervaisivly. These melts are similar in composition to first melts produced in the hydrothermal partial melt experiments at 2kbar between 700 - 800°C on fine grained high metamorphic rocks (andalusite-cordierited-biotite-zone) of the BC formation. The experimental melts are water rich and in disequilibrium with the melting rock. Initial melt composition is heterogeneous for short run duration, reflective a lack of chemical equilibrium between individual melt pools. Rock core scale heterogeneity decreased with time indicating partial homogenization of melt compositions. A simultaneous shift of melt composition to higher silica content with time was observed. The silica content of the melt increased due to local melt/mineral reactions. Melt textures indicate that reactive melt transport is most efficient along grain boundaries rimmed by dissimilar grains. Melt heterogeneity resulted in chemical potential gradients which are major driving forces for initial melt migration and govern melt distribution during initial melting. An additional subject of the thesis is the crystal size distributions of opaque minerals in a fine-grained, high-grade meta-pelite of the Big Cottonwood which were obtained from 3D X-ray tomography (uCT) and 2D thin section analysis. µCT delivers accurate size distributions within a restricted range (~ a factor of 20 in size in a single 3D image), while the absolute number of crystals is difficult to obtain from these sparsely distributed, small crystals on the basis of 2D images. Crystal size distributions obtained from both methods are otherwise similar. - Ce travail de recherche a été entrepris dans le but d'étudier les processus de fusion partielle dans les roches fortement métamorphiques de l'auréole de contact de Little Cottonwood (Utah, USA) et ceci afin de comprendre la génération de liquide de fusion, la migration de ces liquides et la géométrie de la distribution initiale des liquides de fusion à l'échelle du grain durant l'anatexie de la croûte. L'emplacement du petit massif intrusif de Little Cottonwood a produit une auréole de contact dans les roches pélitiques encaissantes appartenant à la Foimation du Big Cottonwood (BC). Les isogrades métamorphiques dans les roches pélitiques varient de l'isograde de la biotite à la deuxième isograde de la sillimanite en fonction de la distance par rapport au massif intrusif. Les migmatites sont restreintes aux zones montrant le plus haut degré métamorphique et résultent de la fusion partielle des roches de la Formation de BC. Le premier liquide de fusion a été produit par la réaction de déshydratation combinée de la muscovite et de la biotite dans le champ de stabilité du feldspath potassique Pt de la sillimanite. L'extraction du liquide de fusion des pélites forme des restites (magnétites + cordiérite + aluminosilicate ± biotite) entourées par des zones de quartzites enrichies en feldspath. Cette texture est le résultat de l'infiltration graduelle du liquide de fusion partielle dans les quartzites. Des accumulations distinctes et plus larges de liquide de fusion ont lieu dans des domaines d'extension ou de transpression tels que les boudins, les veines, et les zones de cisaillement ductile. La composition des liquides de fusion est similaire à celle des liquides pegmatoïdes, et ces liquides sont apparemment très mobiles et capables d'infiltrer les quartzites. Ces liquides de fusion ont la même composition que les premiers liquides produits dans les expériences hydrotheunales de fusion partielle à 2kbar et entre 700-800° C sur les roches finement grenues et hautement métamorphiques (andalousite-cordiérite-biotite zone) de la Formation de BC. Les liquides de fusion obtenus expérimentalement sont riches en eau et sont en déséquilibre avec la roche en fusion. La composition initiale des liquides de fusion est hétérogène pour les expériences de courte durée et reflète l'absence d'équilibre chimique entre les différentes zones d'accumulation des liquides de fusion. L'hétérogénéité à l'échelle du noyau s'estompe avec le temps et témoigne de l'homogénéisation de la composition des liquides de fusion. Par ailleurs, on observe parallèlement un décalage de la composition des liquides vers des compositions plus riches en silice au cours du temps. Le contenu en silice des liquides de fusion évolue vers un liquide pegmatitique en raison des réactions liquides/minéraux. Les textures des liquides de fusion indiquent que le transport des liquides est plus efficace le long des bordures de grains bordés par des grains différents. Aucun changement apparent du volume total n'est visible. L'hétérogénéité des liquides s'accompagne d'un gradient de potentiel chimique qui sert de moteur principal à la migration des liquides et à la distribution des liquides durant la fusion. Un sujet complémentaire de ce travail de thèse réside dans l'étude de la distribution de la taille des cristaux opaques dans les pélites finement grenues et fortement métamorphiques de la Formation de Big Cottonwood. Les distributions de taille ont été obtenues suite à l'analyse d'images 3D acquise par tomographie ainsi que par analyse de lames minces. La microtomographie par rayon X fournit une distribution de taille précise sur une marge restreinte (- un facteur de taille 20 dans une seule image 3D), alors que le nombre absolu de cristaux est difficile à obtenir sur la base d'image 2D en raison de la petite taille et de la faible abondance de ces cristaux. Les distributions de taille obtenues par les deux méthodes sont sinon similaire. Abstact: Chemical differentiation of the primitive Earth was due to melting and separation of melts. Today, melt generation and emplacement is still the dominant process for the growth of the crust. Most granite formation is due to partial melting of the lower crust, followed by transport of magma through the crust to the shallow crust where it is emplaced. Partial melting and melt segregation are essential steps before such a granitic magma can ascent through the crust. The chemistry and physics of partial melting and segregation is complex. Hence detailed studies, in which field observations yield critical information that can be compared to experimental observations, are crucial to the understanding of these fundamental processes that lead and are leading to the chemical stratification of the Earth. The research presented in this thesis is a combined field and experimental study of partial melting of high-grade meta-pelitic rocks of the Little Cottonwood contact aureole (Utah, USA). Contact metamorphic rocks are ideal for textural studies of melt generation, since the relatively short times of the metamorphic event prevents much of the recrystallization which plagues textural studies of lower crustal rocks. The purpose of the study is to characterize melt generation, identify melting reactions, and to constrain melt formation, segregation and migration mechanisms. In parallel an experimental study was undertaken to investigate melt in the high grade meta pelitic rocks, to confirm melt composition, and to compare textures of the partial molten rock cores in the absence of deformation. Results show that a pegmatoidal melt is produced by partial melting of the pelitic rocks. This melt is highly mobile. It is capable of pervasive infiltration of the adjacent quartzite. Infiltration results in rounded quartz grains bordered by a thin feldspar rim. Using computed micro X-ray tomography these melt networks can be imaged. The infiltrated melt leads to rheological weakening and to a decompaction of the solid quartzite. Such decompaction can explain the recent discovery of abundant xenocrysts in many magmas, since it favors the isolation of mineral grains. Pervasive infiltration is apparently strongly influenced by melt viscosity and melt-crystal wetting behavior, both of which depend on the water content of melt and the temperature. In all experiments the first melt is produced on grain boundaries, dominantly by the local minerals. Grain scale heterogeneity of a melting rock leads thus to chemical concentration gradients in the melt, which are the driving force for initial melt migration. Pervasive melt films along grain boundaries leading to an interconnected network are immediately established. The initial chemical heterogeneities in the melt diminish with time. Résumé large public: La différenciation chimique de la Terre primitive est la conséquence de la fusion des roches et de la séparation des liquides qui en résultent. Aujourd'hui, la production de liquide magmatique est toujours le mécanisme dominant pour la croissance de la croûte terrestre. Ainsi la formation de la plupart des granites est un processus qui implique la production de magma par fusion partielle de la croûte inférieure, la migration de ces magmas à travers la croûte et finalement son emplacement dans les niveaux superficielle de la croûte terrestre. Au cours de cette évolution, les processus de fusion partielle et de ségrégation sont des étapes indispensables à l'ascension des granites à travers la croûte. Les conditions physico-chimiques nécessaires à la fusion partielle et à l'extraction de ces liquides sont complexes. C'est pourquoi des études détaillées des processus de fusion partielle sont cruciales pour la compréhension de ces mécanismes fondamentaux responsables de la stratification chimique de la Terre. Parmi ces études, les observations de terrain apportent notamment des informations déterminantes qui peuvent être comparées aux données expérimentales. Le travail de recherche présenté dans ce mémoire de thèse associe études de terrain et données expérimentales sur la fusion partielle des roches pélitiques de haut degré métamorphiques provenant de l'auréole de contact de Little Cottonwood (Utah, USA). Les roches du métamorphisme de contact sont idéales pour l'étude de la folination de liquide de fusion. En effet, la durée relativement courte de ce type d'événement métamorphique prévient en grande partie la recristallisation qui perturbe les études de texture des roches dans la croûte inférieure. Le but de cette étude est de caractériser la génération des liquides de fusion, d'identifier les réactions responsables de la fusion de ces roches et de contraindre la formation de ces liquides et leur mécanisme de ségrégation et de migration. Parallèlement, des travaux expérimentaux ont été entrepris pour reproduire la fusion partielle de ces roches en laboratoire. Cette étude a été effectuée dans le but de confirmer la composition chimique des liquides, et de comparer les textures obtenues en l'absence de déformation. Les résultats montrent qu'un liquide de fusion pegmatoïde est produit par fusion partielle des roches pélitiques. La grande mobilité de ce liquide permet une infiltration pénétrative dans les quarzites. Ces infiltrations se manifestent par des grains de quartz arrondis entourés par une fine bordure de feldspath. L'utilisation de la tomography à rayons X a permis d'obtenir des images de ce réseau de liquide de fusion. L'infiltration de liquide de fusion entraîne un affaiblissement de la rhéologie de la roche ainsi qu'une décompaction des quartzites massifs. Une telle décompaction peut expliquer la découverte récente d'abondants xénocristaux dans beaucoup de magmas, puisque elle favorise l'isolation des minéraux. L'infiltration pénétrative est apparemment fortement influencée par la viscosité du fluide de fusion et le comportement de la tension superficielle entre les cristaux et le liquide, les deux étant dépendant du contenu en eau dans le liquide de fusion et de la température. Dans toutes les expériences, le premier liquide est produit sur les bordures de grains, principalement par les minéraux locaux. L'hétérogénéité à l'échelle des grains d'une roche en fusion conduit donc à un gradient de concentration chimique dans le liquide, qui sert de moteur à l'initiation de la migration du liquide. Des fines couches de liquide de fusion le long de bordures de grains formant un réseau enchevêtré s'établit immédiatement. Les hétérogénéités chimiques initiales dans le liquide s'estompent avec le temps.

Analyse fonctionnelle et moléculaire d'un nouveau gène (VIT32) impliqué dans le mécanisme d'action de la vasopressine

Résumé Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale (tube distal et tube collecteur) du néphron ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition ionique et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent le maintien de la pression sanguine. Dans la cellule principale du tube collecteur cortical (CCD), le taux de réabsorption de sodium dépend essentiellement de l'activité du canal épithélial à sodium (ENaC) à la membrane apicale et de la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K±ATPase) à la membrane basolatérale. L'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales de CCD, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape précoce dite « non-génomique » et une étape tardive dite « génotnique ». Durant l'étape précoce, la vasopressine régule l'expression de gènes, dont certains peuvent être impliqués dans le transport de sodium, comme ENaC et la Na+ -K+ATP ase. Le but de mon travail a été d'étudier l'implication d'une protéine appelée VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) dans le transport de sodium. L'expression de VIP32 est augmentée par la vasopressine dans les cellules principales de CCD. Dans l'ovocyte de Xenopus laevis utilisé comme système d'expression hétérologue, nous avons montré que l'expression de VIP32 provoque la maturation méiotique de l'ovocyte par l'activation de la voie des MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et du facteur de promotion méiotique (MPF). La co-expression d'ENaC et de VIP32 diminue l'activité d'ENaC de façon sélective, par l'activation de la voie des MAPK, sans affecter l'expression du canal à la surface membranaire. Nous avons également montré que la régulation de l'activité d'ENaC par la voie des MAPK est dépendante du mécanisme de régulation d'ENaC lié à un motif du canal appelé PY. Ce motif est impliqué dans le contrôle de la probabilité d'ouverture ainsi que l'expression à la surface membranaire d'ENaC. Dans les cellules principales, VIP32 par l'activation de la voie des MAPK peut être impliqué dans la régulation négative du transport transépithélial qui a lieu après plusieurs heures de traitement à la vasopressine. Le tube collecteur de reins normaux présente un taux basal significatif d'activité de la voie MAPK MEK1/2-ERK1/2. Dans la lignée mpkCCDc14 de cellules principales de CCD de souris, que nous avons utilisé pour cette partie du travail, nous avons montré la présence d'un taux basal d'activité d'ERK1/2 (pERK1/2). L'aldostérone et la vasopressine, connus pour stimuler le courant sodique transépithélial dans le CCD, ne changeaient pas le taux basal de pERK1/2. Le transport de sodium transépithélial basal, ou stimulé par l'aldostérone ou la vasopressine est diminué par l'effet de PD98059, un inhibiteur de MEK1/2 qui diminue parallèlement le taux de pERK1/2. Nous avons également montré dans des cellules non stimulées, ou stimulées par de l'aldostérone ou de la vasopressine, que l'activité de la Na+-K+ ATPase, mais pas celle d'ENaC est inhibée par des traitements avec différents inhibiteurs de MEK1/2. Par un marquage de la Na±-K+ATPase à la surface membranaire nous avons montré que la voie d'ERK1/2 contrôle l'activité intrinsèque de la Na+-K+ ATPase, plutôt que son expression à la surface membranaire. Ces données ont montré que l'activité de la Na+-K+ATPase et le transport transépithélial de sodium sont contrôlés par l'activité basal et constitutive de la voie d'ERK1/2. Summary The regulation of sodium reabsorption in the distal nephron (distal tubule and cortical collecting duct) in the kidney plays an essential role in the control of extracellular fluids composition and volume, and thereby blood pressure. In the principal cell of the collecting duct (CCD), the level of sodium reabsorption mainlly depends on the activity of both epithlial sodium channel (ENaC) and sodium-potassium-adenosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). The activity of these two transporters is regulated by hormones especially aldosterone, vasopressin and insuline.In the principal cell of the CCD, vasopressin regulates sodium transport via a short-term effect and a late genomic effect. During the genomic effect vasopressin activates a complex network of vasopressin-dependent genes involved in the regulation of sodium transport as ENaC and Na+-K+ATPase. We were interested in the role of a recently identified vasopressin induced protein (VIP32) and its implication in the regulation of sodium transport in principal cell of the CCD. The Xenopus oocyte expression system revealed two functions : expressed alone VIP32 rapidly induces oocyte meiotic maturation through the activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway and the meiotic promoting factor and when co-expressed with ENaC, V1P32 selectively dowrn-egulates channel activity, but not channel cell surface expression. We have shown that the ENaC downregulation mediated by the activation of the MAPK pathway is related to the PY motif of ENaC. This motif is implicated in ENaC cell surface expression and open probability regulation. In the kidney principal cell, VIP32 through the activation of MAPK pathway may be involved in the downregulation of transepithelial sodium transport observed within a few hours after vasopressin treatment. The collecting duct of normal kidney exhibits significant activity of the MEK1/2-ERK1/2 MAPK pathway. Using in vitro cultured mpkCCDc14 principal cells we have shown a significant basal level of ERK1/2 activity (pERK1/2). Aldosterone and vasopressin, known to upregulate sodium reabsorption in CCDs, did not change ERK1/2 activity. Basal and aldosterone- or vasopressin-stimulated sodium transport were downregulated by the MEK1/2 inhibitor PD98059 in parallel with a decrease in pERK1/2 in vitro. The activity of Na+-K+ATPase but not that of ENaC was inhibited by MEK1/2 inhibitors in both, unstimulated and aldosterone- or vasopressin-stimulated CCDs in vitro. Cell surface labelling showed that intrinsic activity rather than cell surface expression of Na+-K+ATPase was controlled by pERK1/2. Our data demonstrate that basal constitutive activity of ERK1/2 pathway controls Na+-K+ATPase activity and transepithelial sodium transport in the principal cell. Résumé tout public Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale du néphron (l'unité fonctionnelle du rein) ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent de maintenir une pression sanguine effective. Dans les cellules principales du tube collecteur, une région spécifique du néphron distal, le transport de sodium dépend essentiellement de l'activité de deux transporteurs de sodium : le canal épithélial à sodium (ENaC) et la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). Afin de répondre aux besoins de l'organisme, l'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales du tube collecteur, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape rapide et une étape lente dite « génomique ». Durant l'étape lente, la vasopressine régule l'expression de gènes pouvant être impliqués dans le transport de sodium, dont notamment ceux d'ENaC et de la Na+-K+ATPase. Parmi les gènes dont l'expression est augmentée par la vasopressine, celui de VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) fait l'objet de cette étude. Le but de mon travail a été d'étudier, dans un système d'expression hétérologue (l'ovocyte de Xenopus leavis), l'implication de VIP32 dans le transport de sodium. Nous avons montré que VIP32 est capable d'activer un mécanisme moléculaire en cascade appelé MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et est aussi capable de diminuer l'activité d'ENaC. Parallèlement, dans une lignée de cellules principales de tube collecteur les mpkCCDc14, nous avons montré que le taux basal d'activité de la cascade MAPK est capable de réguler l'activité de la Na+-K+ATPase, tandis qu'il n'influence pas l'activité d'ENaC.

zyg-11and cul-2 promote the metaphase to anaphase transition and M phase exit of meiosis II and prevent polarity establishment in C.elegans

Résumé Les mécanismes qui coordonnent la progression du cycle cellulaire lors de la méiose avec les événements du développement embryonnaire précoce, y compris la formation des axes de polarité embryonnaire, sont peu compris. Dans le zygote du vers Caenorhabditis elegans, les premiers signes de polarité Antéro-Postérieur (A-P) embryonnaire apparaissent après que la méiose soit terminée. La nature des protéines et des mécanismes moléculaires qui cassent la symétrie du zygote n'est pas connue. Nous démontrons que zyg-11 et cul-2 promeuvent la transition métaphase - anaphase et la sortie de la phase M lors de la seconde division méiotique. Nos résultats indiquent que ZYG-11 agit comme unité recrutant le substrat d'une ligase E3 comprennant CUL-2. Nos résultats montrent aussi que le délai de sortie de la phase M dépend de l'accumulation de la Cyclin B, CYB-3. Nous démontrons que dans des embryons zyg-11(RNAi) ou cul-2(RNAi), une polarité inversée est établie lors du délai de méiosis II. Enfin nous montrons que les défauts de cycle cellulaire et ceux de polarité peuvent être séparés. De plus, nous faisons apparaitre que l'établissement d'une polarité inversée pendant le délai de méiose II des embryons zyg-11(RNAi), comme l'établissement de la A-P polarité des embryons sauvage ne semblent pas requérir les microtubules. Nous montrons également les premiers résultats d'un crible deux hybrides ainsi qu'un crible génomique qui vise à identifier des gènes dont l'inactivation augmente ou supprime les défauts de mutants pour le gène zyg-11, afin d'identifier les gènes qui intéragissent avec ZYG-11 pour assumer ses deux fonctions séparables. Par conséquent, nos trouvailles suggèrent un modèle selon lequel ZYG-11 est une sous-unité qui recrute les substrats d'une ligase E3 basée sur CUL-2 qui promeut la progression du cycle cellulaire et empêche l'établissement de la polarité pendant la méiose II, et où le centrosome agit comme la clé qui polarise l'embryon à la fin de la méiose. Summary The mechanisms that couple meiotic cell cycle progression to subsequent developmental events, including specification of embryonic axes, are poorly understood. In the one cell stage embryos of Caenorhabditis elegans, the first signs of Antero-Posterior (A-P) polarity appear after meiosis completion. A centrosome ¬derived component breaks symmetry of the embryo, but the molecular nature of this polarity signal is not known. We established that zyg-11 and cul-2 promote the metaphase to anaphase transition and M phase exit at meiosis II. Our results indicate that ZYG-11 acts as a substrate recruitment subunit of a CUL-2-based E3 ligase. Moreover, we find that the delayed meiosis II exit of embryos lacking zyg-11 is caused by accumulation of the B-type cyclin, CYB-3. We demonstrate that inverted A-P polarity is established during the meiosis II delay in zyg-11(RNAi) and cul¬2(RNAi) embryos. Importantly, we demonstrate that the polarity defects following zyg-11 or cul-2 inactivation can be uncoupled from the cell cycle defects. Furthermore, we found that microtubules appear dispensable for inverted polarity during the meiosis II delay in zyg-11(RNAi) embryos, as well as for A-P polarity during the first mitotic cell cycle in wild-type embryos. We also show the initial results from a comprehensive yeast two hybrid, as well as an RNAi-based functional genomic enhancer and suppressor screen, that may lead to identification of proteins that interact with zyg-11 to ensure the two functions. Our findings suggest a model in which ZYG-11 is a substrate recruitment subunit of an CUL-2-based E3 ligase that promotes cell cycle progression and prevents polarity establishment during meiosis II, and in which the centrosome acts as a cue to polarize the embryo along the AP axis after exit from the meiotic cell cycle.

High-frequency linkage of co-expressing T-DNA in transgenic Arabidopsis thaliana transformed by vacuum-infiltration of Agrobacterium tumefaciens

The efficiency of co-expression and linkage of distinct T-DNAs present in separate Agrobacterium tumefaciens was analysed in Arabidopsis thaliana transformed by the vacuum infiltration method. Co-expression was monitored by the synthesis of three bacterial proteins involved in the production of polyhydroxybutyrate (PHB) in the plastids. Out of 80 kanamycin-resistant transgenic plants analysed, 13 plants were co-transformed with the two distinct T-DNAs and produced PHB. Of those, 7 lines had a kanamycin-resistance segregation ratio consistent with the presence of a single functional insert. Genetic linkage between the distinct T-DNAs was demonstrated for all 13 PHB-producing lines, while physical linkage between the distinct T-DNAs was shown for 12 out of 13 lines. T-DNAs were frequently linked in an inverted orientation about the left borders. Transformation of A. thaliana by the co-infiltration of two A. tumefaciens containing distinct T-DNAs is, thus, an efficient approach for the integration and expression of several transgenes at a single locus. This approach will facilitate the creation and study of novel metabolic pathways requiring the expression of numerous transgenes.

LINGO1 and LINGO2 variants are associated with essential tremor and Parkinson disease.

Genetic variation in the leucine-rich repeat and Ig domain containing 1 gene (LINGO1) was recently associated with an increased risk of developing essential tremor (ET) and Parkinson disease (PD). Herein, we performed a comprehensive study of LINGO1 and its paralog LINGO2 in ET and PD by sequencing both genes in patients (ET, n=95; PD, n=96) and by examining haplotype-tagging single-nucleotide polymorphisms (tSNPs) in a multicenter North American series of patients (ET, n=1,247; PD, n= 633) and controls (n=642). The sequencing study identified six novel coding variants in LINGO1 (p.S4C, p.V107M, p.A277T, p.R423R, p.G537A, p.D610D) and three in LINGO2 (p.D135D, p.P217P, p.V565V), however segregation analysis did not support pathogenicity. The association study employed 16 tSNPs at the LINGO1 locus and 21 at the LINGO2 locus. One variant in LINGO1 (rs9652490) displayed evidence of an association with ET (odds ratio (OR) =0.63; P=0.026) and PD (OR=0.54; P=0.016). Additionally, four other tSNPs in LINGO1 and one in LINGO2 were associated with ET and one tSNP in LINGO2 associated with PD (P<0.05). Further analysis identified one tSNP in LINGO1 and two in LINGO2 which influenced age at onset of ET and two tSNPs in LINGO1 which altered age at onset of PD (P<0.05). Our results support a role for LINGO1 and LINGO2 in determining risk for and perhaps age at onset of ET and PD. Further studies are warranted to confirm these findings and to determine the pathogenic mechanisms involved.

Genetic variability in Arbuscular Mycorrhizal Fungi : effect on gene transcription of "Oryza Sativa"

AbstractArbuscular Mycorrhizal Fungi (AMF) form obligate symbioses with the majority of land plants. These fungi influence the diversity and productivity of plants. AMF are unusual organisms, harbouring genetically different nuclei in a common cytoplasm (known as heterokaryosis). Genetic variability has been shown between AMF individuals coming from the same population. Recent findings showed that genetic exchange between genetically different AMF individuals was possible. Additionnaly, segregation was shown to occur at spore formation in AMF. These two processes were shown to increase genetic variability between AMF individuals.Because of the difficulty to study these organisms, almost nothing is known about the effect of intra-specific genetic variability in AMF on the plant transcriptome. The aim of this thesis was to bring insights into the effect of intra-specific genetic variability in AMF on plant gene transcription. We demonstrated that genetic exchange could influence expression of some symbiosis specific plant genes and the timing of the colonization of the fungi in plant roots. We also showed that segregation could have a large impact on plant gene transcription. Taken together, these results demonstrated that AMF intra-specific variability could profoundly affect the life of plants by altering various molecular pathways. Moreover, results obtained on rice open a field of research on AMF genetics in impromvment of growth in agricultural plants and should be taken into account for future experiments.RésuméLes champignons endomycorhiziens arbusculaires (CEA) forment une symbiose obligatoire avec la majorité des plantes sur terre. Ces champignons peuvent influencer la diversité et la productivité des plantes avec lesquelles ils forment la symbiose. Les CEA sont des organismes particuliers de part le fait qu'ils possèdent des noyaux génétiquement différents (appelés hétérocaryosis) dans un cytoplasme commun. Il a été montré qu'il existait de la variabilité génétique intra-specific chez les CEA. De plus, des études recentes ont montré que l'échange génétique chez les CEA était possible entre des individus génétiquement différents tout comme la ségrégation qui a aussi été démontrée au moment de la formation des nouvelles spores chez les CEA. Ces deux processus ont été montrés comme pouvant créer aussi de la variabilité génétique intra-specific.Du fait de la difficulté de travailler avec les CEA et à cause de la nouveauté de ces recherches, très peu de choses sont connues sur l'effet de l'échange génétique et de la ségrégation chez les CEA sur les plantes, et particulièrement au niveau moléculaire. Le but de cette thèse a été d'apporter la lumière sur les effets de la viariabilité génétique intra-specific chez les CEA, sur la transcription des gènes chez la plante. Nous avons pu montrer que l'échange génétique pouvait avoir des effets sur l'expression de gènes spécifiques à cette symbiose mais aussi pouvait influencer le timing de colonisation des racines de plantes par les CEA. Nous avons aussi montré que la ségrégation pouvait grandement influencer le transcriptome complet de la plante, et pas seulement les voies métaboliques spécifiques à la symbiose comme cela avait été montré auparavant.L'ensemble de ces résultats démontre l'importance de la variation intra-specific chez les CEA sur les plantes et leur implication sur leur cycle de vie en changeant l'expression de voies métaboliques. De plus, ces résultats obtenus sur le riz ouvrent un champ de recherches sur les plantes destinées à l'agriculture et devraient être pris en compte pour des expériences futures.

An essential role for the Leishmania major metacaspase in cell cycle progression.

Metacaspases (MCAs) are distant orthologues of caspases and have been proposed to play a role in programmed cell death in yeast and plants, but little is known about their function in parasitic protozoa. The MCA gene of Leishmania major (LmjMCA) is expressed in actively replicating amastigotes and procyclic promastigotes, but at a lower level in metacyclic promastigotes. LmjMCA has a punctate distribution throughout the cell in interphase cells, but becomes concentrated in the kinetoplast (mitochondrial DNA) at the time of the organelle's segregation. LmjMCA also translocates to the nucleus during mitosis, where it associates with the mitotic spindle. Overexpression of LmjMCA in promastigotes leads to a severe growth retardation and changes in ploidy, due to defects in kinetoplast segregation and nuclear division and an impairment of cytokinesis. LmjMCA null mutants could not be generated and following genetic manipulation to express LmjMCA from an episome, the only mutants that were viable were those expressing LmjMCA at physiological levels. Together these data suggest that in L. major active LmjMCA is essential for the correct segregation of the nucleus and kinetoplast, functions that could be independent of programmed cell death, and that the amount of LmjMCA is crucial. The absence of MCAs from mammals makes the enzyme a potential drug target against protozoan parasites.

Molecular characterisation of the NSP4 gene of group A human rotavirus G2P[4] strains circulating in São Paulo, Brazil, from 1994 and 2006 to 2010

Group A human rotaviruses (HuRVA) are causative agents of acute gastroenteritis. Six viral structural proteins (VPs) and six nonstructural proteins (NSPs) are produced in RV-infected cells. NSP4 is a diarrhoea-inducing viral enterotoxin and NSP4 gene analysis revealed at least 15 (E1-E15) genotypes. This study analysed the NSP4 genetic diversity of HuRVA G2P[4] strains collected in the state of São Paulo (SP) from 1994 and 2006-2010 using reverse transcription-polymerase chain reaction, sequencing and phylogenetic analysis. Forty (97.6%) G2P[4] strains displayed genotype E2; one strain (2.4%) displayed genotype E1. These results are consistent with the proposed linkage between VP4/VP7 (G2P[4]) and the NSP4 (E2) genotype of HuRVA. NSP4 phylogenetic analysis showed distinct clusters, with grouping of most strains by their genotype and collection year, and most strains from SP were clustered together with strains from other Brazilian states. A deduced amino acid sequence alignment for E2 showed many variations in the C-terminal region, including the VP4-binding domain. Considering the ability of NSP4 to generate host immunity, monitoring NSP4 variations, along with those in the VP4 or VP7 protein, is important for evaluating the circulation and pathogenesis of RV. Finally, the presence of one G2P[4]E1 strain reinforces the idea that new genotype combinations emerge through reassortment and independent segregation.

Using parthenogenetic lineages to identify advantages of sex

The overwhelming predominance of sexual reproduction in nature is surprising given that sex is expected to confer profound costs in terms of production of males and the breakup of beneficial allele combinations. Recognition of these theoretical costs was the inspiration for a large body of empirical research-typically focused on comparing sexual and asexual organisms, lineages, or genomes-dedicated to identifying the advantages and maintenance of sex in natural populations. Despite these efforts, why sex is so common remains unclear. Here, we argue that we can generate general insights into the advantages of sex by taking advantage of parthenogenetic taxa that differ in such characteristics as meiotic versus mitotic offspring production, ploidy level, and single versus multiple and hybrid versus non-hybrid origin. We begin by evaluating benefits that sex can confer via its effects on genetic linkage, diversity, and heterozygosity and outline how the three classes of benefits make different predictions for which type of parthenogenetic lineage would be favored over others. Next, we describe the type of parthenogenetic model system (if any) suitable for testing whether the hypothesized benefit might contribute to the maintenance of sex in natural populations, and suggest groups of organisms that fit the specifications. We conclude by discussing how empirical estimates of characteristics such as time since derivation and number of independent origins of asexual lineages from sexual ancestors, ploidy levels, and patterns of molecular evolution from representatives of these groups can be used to better understand which mechanisms maintain sex in natural populations.

Chromosome size differences may affect meiosis and genome size.

Genetic crosses in many organisms have shown that alleles of unlinked genes generally assort independently of one another during gamete formation. However, variation in chromosome size may affect the process of meiosis and lead to nonindependent assortment of chromosomes. We therefore examined chromosomes with insertions and found that they preferentially segregated away from the X chromosome during meiosis in Caenorhabditis elegans males. Conversely, chromosomes with deletions preferentially segregated with the X chromosome. The degree of segregation bias was significantly associated with the length of the insertion or deletion. Simulations revealed that this segregation bias leads to genome size reduction in hermaphroditic species, a pattern consistent with differences in genome sizes in the genus Caenorhabditis. These results suggest that insertions and deletions may affect chromosome segregation patterns.