Meta-analysis: subclinical thyroid dysfunction and the risk for coronary heart disease and mortality

BACKGROUND: Data on the association between subclinical thyroid dysfunction and coronary heart disease (CHD) and mortality are conflicting. PURPOSE: To summarize prospective evidence about the relationship between subclinical thyroid dysfunction and CHD and mortality. DATA SOURCES: MEDLINE (1950 to January 2008) without language restrictions and reference lists of retrieved articles were searched. STUDY SELECTION: Two reviewers screened and selected cohort studies that measured thyroid function and then followed persons prospectively to assess CHD or mortality. DATA EXTRACTION: By using a standardized protocol and forms, 2 reviewers independently abstracted and assessed studies. DATA SYNTHESIS: Ten of 12 identified studies involved population-based cohorts that included 14 449 participants. All 10 population-based cohort studies examined risks associated with subclinical hypothyroidism (2134 CHD events and 2822 deaths), whereas only 5 examined risks associated with subclinical hyperthyroidism (1392 CHD events and 1993 deaths). In a random-effects model, the relative risk (RR) for subclinical hypothyroidism for CHD was 1.20 (95% CI, 0.97 to 1.49; P for heterogeneity = 0.14; I(2 )= 33.4%). Risk estimates were lower when higher-quality studies were pooled (RR, 1.02 to 1.08) and were higher among participants younger than 65 years (RR, 1.51 [CI, 1.09 to 2.09] for studies with mean participant age <65 years and 1.05 [CI, 0.90 to 1.22] for studies with mean participant age > or =65 years). The RR was 1.18 (CI, 0.98 to 1.42) for cardiovascular mortality and 1.12 (CI, 0.99 to 1.26) for total mortality. For subclinical hyperthyroidism, the RR was 1.21 (CI, 0.88 to 1.68) for CHD, 1.19 (CI, 0.81 to 1.76) for cardiovascular mortality, and 1.12 (CI, 0.89 to 1.42) for total mortality (P for heterogeneity >0.50; I(2 )= 0% for all studies). LIMITATIONS: Individual studies adjusted for different potential confounders, and 1 study provided only unadjusted data. Publication bias or selective reporting of outcomes could not be excluded. CONCLUSION: Subclinical hypothyroidism and hyperthyroidism may be associated with a modest increased risk for CHD and mortality, with lower risk estimates when pooling higher-quality studies and larger CIs for subclinical hyperthyroidism

Host genetics and HIV-1: the final phase?

This is a crucial transition time for human genetics in general, and for HIV host genetics in particular. After years of equivocal results from candidate gene analyses, several genome-wide association studies have been published that looked at plasma viral load or disease progression. Results from other studies that used various large-scale approaches (siRNA screens, transcriptome or proteome analysis, comparative genomics) have also shed new light on retroviral pathogenesis. However, most of the inter-individual variability in response to HIV-1 infection remains to be explained: genome resequencing and systems biology approaches are now required to progress toward a better understanding of the complex interactions between HIV-1 and its human host.

VP22 light controlled delivery of oligonucleotides to ocular cells in vitro and in vivo.

PURPOSE: To study VP22 light controlled delivery of antisense oligonucleotide (ODN) to ocular cells in vitro and in vivo. METHODS: The C-terminal half of VP22 was expressed in Escherichia coli, purified and mixed with 20 mer phosphorothioate oligonucleotides (ODNs) to form light sensitive complex particles (vectosomes). Uptake of vectosomes and light induced redistribution of ODNs in human choroid melanoma cells (OCM-1) and in human retinal pigment epithelial cells (ARPE-19) were studied by confocal and electron microscopy. The effect of vectosomes formed with an antisense ODN corresponding to the 3'-untranslated region of the human c-raf kinase gene on the viability and the proliferation of OCM-1 cells was assessed before and after illumination. Cells incubated with vectosomes formed with a mismatched ODN, a free antisense ODN or a free mismatched ODN served as controls. White light transscleral illumination was carried out 24 h after the intravitreal injection of vectosomes in rat eyes. The distribution of fluorescent vectosomes and free fluorescent ODN was evaluated on cryosections by fluorescence microscopy before, and 1 h after illumination. RESULTS: Overnight incubation of human OCM-1 and ARPE-19 cells with vectosomes lead to intracellular internalization of the vectosomes. When not illuminated, internalized vectosomes remained stable within the cell cytoplasm. Disruption of vectosomes and release of the complexed ODN was induced by illumination of the cultures with a cold white light or a laser beam. In vitro, up to 60% inhibition of OCM-1 cell proliferation was observed in illuminated cultures incubated with vectosomes formed with antisense c-raf ODN. No inhibitory effect on the OCM-1 cell proliferation was observed in the absence of illumination or when the cells are incubated with a free antisense c-raf ODN and illuminated. In vivo, 24 h after intravitreal injection, vectosomes were observed within the various retinal layers accumulating in the cytoplasm of RPE cells. Transscleral illumination of the injected eyes with a cold white light induced disruption of the vectosomes and a preferential localization of the "released" ODNs within the cell nuclei of the ganglion cell layer, the inner nuclear layer and the RPE cells. CONCLUSIONS: In vitro, VP22 light controlled delivery of ODNs to ocular cells nuclei was feasible using white light or laser illumination. In vivo, a single intravitreal injection of vectosomes, followed by transscleral illumination allowed for the delivery of free ODNs to retinal and RPE cells.

Meta-analysis : subclinical thyroid dysfunction and the risk for coronary heart disease and mortality

Rapport de synthèse : Description : ce travail de thèse évalue de façon systématique les études sur l'association entre les dysfonctions thyroïdiennes infracliniques d'une part, et la maladie coronarienne et la mortalité d'autre part. Les hypothyroïdies infracliniques affectent environ 4-5% de la population adulte alors que la prévalence de l'hyperthyroïdie infraclinique est inférieure (environ 1%). L'éventuelle association entre elles pourrait justifier un dépistage systématique des dysfonctions thyroïdiennes infracliniques. Les précédentes études sur l'association entre l'hypothyroïdie infraclinique et la maladie coronarienne ont donné des résultats conflictuels. La parution de nouveaux articles récents basés sur de grandes cohortes prospectives nous a permis d'effectuer une méta-analyse basée uniquement sur des études de cohorte prospectives, augmentant ainsi la validité des résultats. Résultats: 10 des 12 études identifiées pour notre revue systématique sont basées sur des cohortes issues de la population générale («population-based »), regroupant en tout 14 449 participants. Ces 10 études examinent toutes le risque associé à l'hypothyroïdie infraclinique (avec 2134 événements coronariens et 2822 décès), alors que 5 étudient également le risque associé à l'hyperthyroïdie infraclinique (avec 1392 événements coronariens et 1993 décès). En utilisant un modèle statistique de type random-effect model, le risque relatif [RR] lié à l'hypothyroïdie infraclinique pour la maladie coronarienne est de 1.20 (intervalle de confiance [IC] de 95%, 0.97 à 1.49). Le risque diminue lorsque l'on regroupe uniquement les études de meilleure qualité (RR compris entre 1.02 et 1.08). Il est plus élevé parmi les participants de moins de 65 ans (RR, 1.51 [IC, 1.09 à 2.09] et 1.05 [IC, 0.90 à 1.22] pour les études dont l'âge moyen des participants est >_ 65 ans). Le RR de la mortalité cardiovasculaire est de 1.18 (IC, 0.98 à 1.42) et de 1.12 (IC, 0.99 à 1.26) pour la mortalité totale. En cas d'hyperthyroïdie infraclinique, les RR de la maladie coronarienne sont de 1.21 (IC, 0.88 à 1.68), de 1.19 (IC, 0.81 à 1.76) pour la mortalité cardiovasculaire, et de 1.12 (IC, 0.89 à 1.42) pour la mortalité totale. Conclusions et perspectives : nos résultats montrent que les dysfonctions thyroïdiennes infracliniques (hypothyroïdie et hyperthyroïdie infracliniques) représentent un facteur de risque modifiable, bien que modéré, de la maladie coronarienne et de la mortalité. L'efficacité du traitement de ces dysfonctions thyroïdiennes infracliniques doit encore être prouvée du point de vue cardiovasculaire et de la mortalité. Il est nécessaire d'effectuer des études contrôlées contre placebo avec le risque cardiovasculaire et la mortalité comme critères d'efficacité, avant de pouvoir proposer des recommandations sur le dépistage des ces dysfonctions thyroïdiennes dans la population adulte.

Structural Insight into the Mode of Action of a Direct Inhibitor of Coregulator Binding to the Thyroid Hormone Receptor.

The development of nuclear hormone receptor antagonists that directly inhibit the association of the receptor with its essential coactivators would allow useful manipulation of nuclear hormone receptor signaling. We previously identified 3-(dibutylamino)-1-(4-hexylphenyl)-propan-1-one (DHPPA), an aromatic β-amino ketone that inhibits coactivator recruitment to thyroid hormone receptor β (TRβ), in a high-throughput screen. Initial evidence suggested that the aromatic β-enone 1-(4-hexylphenyl)-prop-2-en-1-one (HPPE), which alkylates a specific cysteine residue on the TRβ surface, is liberated from DHPPA. Nevertheless, aspects of the mechanism and specificity of action of DHPPA remained unclear. Here, we report an x-ray structure of TRβ with the inhibitor HPPE at 2.3-Å resolution. Unreacted HPPE is located at the interface that normally mediates binding between TRβ and its coactivator. Several lines of evidence, including experiments with TRβ mutants and mass spectroscopic analysis, showed that HPPE specifically alkylates cysteine residue 298 of TRβ, which is located near the activation function-2 pocket. We propose that this covalent adduct formation proceeds through a two-step mechanism: 1) β-elimination to form HPPE; and 2) a covalent bond slowly forms between HPPE and TRβ. DHPPA represents a novel class of potent TRβ antagonist, and its crystal structure suggests new ways to design antagonists that target the assembly of nuclear hormone receptor gene-regulatory complexes and block transcription.

Molecular genetics of narcolepsy

1 Abstract Sleep is a vital necessity, yet its basic physiological function is still unknown, despite numerous studies both in healthy humans and animal models. The study of patients with sleep disorders may help uncover major biological pathways in sleep regulation and thus shed light on the actual function of sleep. Narcolepsy is a well defined but rare sleep disorder characterized by excessive daytime sleepiness and cataplexy, thought to be caused by a combination of genetic and environmental factors. The aim of this work was to identify genes or genetic variants, which contribute to the pathogenesis of sporadic and familial narcolepsy. Sporadic narcolepsy is the disorder with the strongest human leukocyte antigen (HLA) association ever reported. Since the associated HLA-DRB1 *1501-DQB1 *0602 haplotype is common in the general population (15-25%), it has been suggested that it is necessary but not sufficient for developing narcolepsy. To further define the genetic basis of narcolepsy risk, we performed a genome-wide association study (GWAS) in 562 European individuals with narcolepsy (cases) and 702 ethnically matched controls, with independent replication in 370 cases and 495 controls, all heterozygous for DRB1*1501-DQB1*0602. We found association with a protective variant near HLA-DQA2. Further analysis revealed that the identified SNP is strongly linked to DRB1*03-DQB1*02 and DRBΠ 301-DQB1*0603. Cases almost never carried a trans DRB1*1301-DQB1*0603 haplotype. This unexpected protective HLA haplotype suggests a causal involvement of the HLA region in narcolepsy susceptibility. Familial cases of narcolepsy account for 10% of all narcolepsy cases. However, due to low number of affected family members, narcolepsy families are usually not eligible for genetic linkage studies. We identified and characterized a large Spanish family with 11 affected family members representing the largest ever reported narcolepsy family. We ran a genetic linkage analysis using DNA of 11 affected and 15 unaffected family members and hereby identified a chromosomal candidate region on chromosome 6 encompassing 163 kb with a maximum multipoint LOD score of 5.02. The coding sequences of 4 genes within this haplotype block as well as 2 neighboring genes were screened for pathogenetic mutations in 2 affected and 1 healthy family members. So far no pathogenic mutation could be identified. Further in-depth sequencing of our candidate region as well as whole genome exome sequencing are underway to identify the pathogenic mutation(s) in this family and will further improve our understanding of the genetic basis of narcolepsy. 2 Résumé Le sommeil est un processus vital, dont la fonction physiologique est encore inconnue, malgré de nombreuses études chez des sujets humains sains ainsi que dans des modèles animaux. L'étude de patients souffrant de troubles du sommeil peut permettre la découverte de voies biologiques jouant un rôle majeur dans la régulation du sommeil. L'un de ces troubles, la narcolepsie, est une maladie rare mais néanmoins bien définie, caractérisée par une somnolence diurne excessive accompagnée de cataplexies. Les connaissances actuelles suggèrent qu'une combinaison de facteurs génétiques et environnementaux en est à l'origine. Le but du présent travail était d'identifier !e(s) gène(s) ou les polymorphismes constituant des facteurs de risque dans les formes sporadique et familiale de narcolepsie. La narcolepsie sporadique est la maladie possédant la plus forte association avec le complexe majeur d'histocompatibilité humain (HLA) jamais reportée. La fréquence au sein de la population générale de l'haplotype associé HLA-DRB1*1501- DQB1*0602 (15-25%) suggère que ce dernier est nécessaire, mais pas suffisant, pour (e développement de la maladie. Nous avons voulu approfondir la recherche de facteurs génétiques augmentant le risque de la narcolepsie. A cette fin, nous avons entrepris une étude d'association à l'échelle du génome (genome-wide association study, GWAS) parmi 562 sujets narcoleptiques européens (cas) et 702 individus contrôle de même origine ethnique et nous avons trouvé une association avec un variant protecteur près du gène HLA- DQA2. Ce résultat a été répliqué indépendamment dans 370 cas et 495 contrôles, tous hétérozygotes au locus DRB1*1501-DQB1*0602. Une analyse plus fine montre que le polymorphisme identifié est fortement lié aux allèles DRB1*03-DQB1*02 et DRB1*1301-DQB1*0603. Nous notons que seul un cas était porteur d'un haplotype en trans DRB1*1301-DQBr0603. La découverte de cet allele HLA protecteur suggère que la région HLA joue un rôle causal dans la susceptibilité à la narcolepsie. Dix pourcents des cas de narcolepsie sont familiaux. Cependant, le faible nombre de membres affectés rend ces familles inéligibles pour des études de liaison génétique. Nous avons identifié et caractérisé une grande famille espagnole, dont 11 membres sont atteints par la maladie, ce qui représente la plus grande famille narcoleptique rapportée jusqu'à ce jour. A partir de l'ADN de 11 membres atteints et 15 non- atteints, nous avons identifié par étude de liaison une région candidate de 163 kîlobases (kb) sur le chromosome 6, correspondant à un LOD score multipoints de 5.02. Nous avons cherché, sans succès, des mutations pathogéniques dans la séquence codante de deux gènes situés à l'intérieur de ce segment, ainsi que 4 gènes adjacents. Un séquençage plus approfondi de la région ainsi que le séquençage des exons de tout le génome est en cours et doit s'avérer plus fructueux et révéler la ou tes mutation(s) pathogénique(s) dans cette famille, ce qui contribuerait à une meilleure compréhension des causes génétiques de la narcolepsie. 3 Résumé pour un large public Le sommeil est une nécessité vitale, dont le rôle physiologique exact reste inconnu malgré de nombreuses études sur des sujets humains sains ainsi que sur des modèles animaux. C'est pourquoi les troubles du sommeil intéressent les chercheurs, car l'élucidation des mécanismes responsables peut permettre de mieux comprendre le fonctionnement du sommeil normal. La narcolepsie est une maladie du sommeil caractérisée par une somnolence diurne excessive. Les personnes atteintes peuvent s'endormir involontairement à tout moment de la journée, et souffrent également de pertes du tonus musculaire (cataplexie) lors de fortes émotions, par exemple un fou rire. La narcolepsie est une maladie rare, apparaissant dans 1 personne sur 2000. Les connaissances actuelles suggèrent qu'une combinaison de facteurs génétiques et environnementaux en est à l'origine. Nous avons voulu identifier les facteurs génétiques influençant le déclenchement de la maladie, d'abord dans sa forme sporadique, puis dans une famille comptant de nombreux membres atteints. En comparant les variations génétiques de près de 1000 sujets narcoleptiques européens avec ceux de 1200 individus sains, nous avons trouvé chez 30% de ces derniers un variant protecteur, qui diminue de 50 fois le risque de développer la maladie, ce qui constitue le plus puissant facteur génétique protecteur décrit à ce jour. Nous avons ensuite étudié une grande famille espagnole comptant une trentaine de membres, dont 11 sont atteints de narcolepsie. De nouveau, nous avons comparé les variations génétiques des membres atteints avec ceux des membres sains. Nous avons ainsi pu identifier une région dans le génome où se trouverait le(s) gène(s) impliqué(s) dans la maladie dans cette famille, mais n'avons pas encore trouvé le(s) variant(s) exact(s). Une étude plus approfondie devrait permettre de P(les) identifier et ainsi contribuer à l'élucidation des mécanismes menant au développement de la narcolepsie.

A stroma-related gene signature predicts resistance to neoadjuvant chemotherapy in breast cancer.

To better understand the relationship between tumor-host interactions and the efficacy of chemotherapy, we have developed an analytical approach to quantify several biological processes observed in gene expression data sets. We tested the approach on tumor biopsies from individuals with estrogen receptor-negative breast cancer treated with chemotherapy. We report that increased stromal gene expression predicts resistance to preoperative chemotherapy with 5-fluorouracil, epirubicin and cyclophosphamide (FEC) in subjects in the EORTC 10994/BIG 00-01 trial. The predictive value of the stromal signature was successfully validated in two independent cohorts of subjects who received chemotherapy but not in an untreated control group, indicating that the signature is predictive rather than prognostic. The genes in the signature are expressed in reactive stroma, according to reanalysis of data from microdissected breast tumor samples. These findings identify a previously undescribed resistance mechanism to FEC treatment and suggest that antistromal agents may offer new ways to overcome resistance to chemotherapy.

Thyroid antibody status, subclinical hypothyroidism, and the risk of coronary heart disease: an individual participant data analysis.

CONTEXT: Subclinical hypothyroidism has been associated with increased risk of coronary heart disease (CHD), particularly with thyrotropin levels of 10.0 mIU/L or greater. The measurement of thyroid antibodies helps predict the progression to overt hypothyroidism, but it is unclear whether thyroid autoimmunity independently affects CHD risk. OBJECTIVE: The objective of the study was to compare the CHD risk of subclinical hypothyroidism with and without thyroid peroxidase antibodies (TPOAbs). DATA SOURCES AND STUDY SELECTION: A MEDLINE and EMBASE search from 1950 to 2011 was conducted for prospective cohorts, reporting baseline thyroid function, antibodies, and CHD outcomes. DATA EXTRACTION: Individual data of 38 274 participants from six cohorts for CHD mortality followed up for 460 333 person-years and 33 394 participants from four cohorts for CHD events. DATA SYNTHESIS: Among 38 274 adults (median age 55 y, 63% women), 1691 (4.4%) had subclinical hypothyroidism, of whom 775 (45.8%) had positive TPOAbs. During follow-up, 1436 participants died of CHD and 3285 had CHD events. Compared with euthyroid individuals, age- and gender-adjusted risks of CHD mortality in subclinical hypothyroidism were similar among individuals with and without TPOAbs [hazard ratio (HR) 1.15, 95% confidence interval (CI) 0.87-1.53 vs HR 1.26, CI 1.01-1.58, P for interaction = .62], as were risks of CHD events (HR 1.16, CI 0.87-1.56 vs HR 1.26, CI 1.02-1.56, P for interaction = .65). Risks of CHD mortality and events increased with higher thyrotropin, but within each stratum, risks did not differ by TPOAb status. CONCLUSIONS: CHD risk associated with subclinical hypothyroidism did not differ by TPOAb status, suggesting that biomarkers of thyroid autoimmunity do not add independent prognostic information for CHD outcomes.

Cooperation of breast cancer proteins PALB2 and piccolo BRCA2 in stimulating homologous recombination.

Inherited mutations in human PALB2 are associated with a predisposition to breast and pancreatic cancers. PALB2's tumor-suppressing effect is thought to be based on its ability to facilitate BRCA2's function in homologous recombination. However, the biochemical properties of PALB2 are unknown. Here we show that human PALB2 binds DNA, preferentially D-loop structures, and directly interacts with the RAD51 recombinase to stimulate strand invasion, a vital step of homologous recombination. This stimulation occurs through reinforcing biochemical mechanisms, as PALB2 alleviates inhibition by RPA and stabilizes the RAD51 filament. Moreover, PALB2 can function synergistically with a BRCA2 chimera (termed piccolo, or piBRCA2) to further promote strand invasion. Finally, we show that PALB2-deficient cells are sensitive to PARP inhibitors. Our studies provide the first biochemical insights into PALB2's function with piBRCA2 as a mediator of homologous recombination in DNA double-strand break repair.

Transcriptional regulation by triiodothyronine of the UDP-glucuronosyltransferase family 1 gene complex in rat liver. Comparison with induction by 3-methylcholanthrene.

This study demonstrates that the expression of the phenol UDP-glucuronosyltransferase 1 gene (UGT1A1) is regulated at the transcriptional level by thyroid hormone in rat liver. Following 3,5, 3'-triiodo-L-thyronine (T3) stimulation in vivo, there is a gradual increase in the amount of UGT1A1 mRNA with maximum levels reached 24 h after treatment. In comparison, induction with the specific inducer, 3-methylcholanthrene (3-MC), results in maximal levels of UGT1A1 mRNA after 8 h of treatment. In primary hepatocyte cultures, the stimulatory effect of both T3 and 3-MC is also observed. This induction is suppressed by the RNA synthesis inhibitor actinomycin D, indicating that neither inducer acts at the level of mRNA stabilization. Indeed, nuclear run-on assays show a 3-fold increase in UGT1A1 transcription after T3 treatment and a 6-fold increase after 3-MC stimulation. This transcriptional induction by T3 is prevented by cycloheximide in primary hepatocyte cultures, while 3-MC stimulation is only partially affected after prolonged treatment with the protein synthesis inhibitor. Together, these data provide evidence for a transcriptional control of UGT1A1 synthesis and indicate that T3 and 3-MC use different activation mechanisms. Stimulation of the UGT1A1 gene by T3 requires de novo protein synthesis, while 3-MC-dependent activation is the result of a direct action of the compound, most likely via the aromatic hydrocarbon receptor complex.

Immunociblage des tumeurs: situation et perspectives en 2000

Following 15 years of experimental studies, tumor immunotargeting using monoclonal antibodies directed against tumor associated antigens shows now important monoclonal antibodies directed against tumor associated antigens shows now important clinical developments. This is mainly due to encouraging therapeutic results which have obtained using humanized antibodies such as the anti-CD20 rituximab in follicular B lymphomas and the anti-DrbB2 herceptin in breast carcinomas. Thanks to genetic engineering it is possible to graft variable or hypervariable regions from murine antibodies to human IgG, and even to obtain fully human antibodies by using either transgenic mice containing a large part of the human repertoire of human IgG, or selection of human antibody fragments expressed by phages. Radiolabeling of antibodies played a major role to demonstrate the tumor immunotargeting specificity and remains attractive for the diagnosis by immunoscintigraphy as well as for the treatment by radioimmunotherapy of some cancers. In this review, the current results and the prospects of diagnostic and therapeutic uses of anti-tumor antibodies and their fragments will be described. Concerning diagnosis, 123-iodine or 99m-technetium labeled Fab fragments allowed very demonstrative tumor images but this technique has a limited effect upon the therapeutic attitude. Immuno-PET (positron emission tomography) could enhance the sensitivity of this imaging method. Radio-immunoguided surgery and immunophotodetection are attractive techniques still under evaluation. Concerning therapy, 131-iodine labeled anti-CD20 antibodies gave spectacular results in non-Hodgkin's B lymphomas. In solid tumors which as less radiosensitive, radioimmunotherapy could concern small tumors and need the use of two-steps targeting and/or alpha emitters radioisotopes. Some other strategies will be described such as bispecific antibodies directed against tumors and immune effector cells, some antibody fragments expressed on T cells called T-bodies or some biological studies using intrabodies. Published data and works in progress demonstrate that immunotargeting of tumors will have a growing place in the treatments of cancer patients.

Population genetics of Capercaillie (Tetrao urogallus) in the Jura and the Pyrenees: a non-invasive approach to avian conservation genetics

RÉSUMÉ Le Grand tétras est un galliforme de montagne apparenté au faisan et au tétras lyre. Il est distribué de manière continue à travers la toundra et les montagnes de moyenne altitude en Europe de l'ouest. Toutefois, les populations d'Europe de l'ouest ont subi un déclin constant au cours des derniers siècles. Les causes de ce déclin sont probablement liées à l'activité humaine, telle .que l'élevage ou le tourisme, qui ont engendré une modification et une fragmentation de l'habitat de l'espèce. Malheureusement, les populations soumises à de forts déclins démographiques peuvent subir des effets génétiques (augmentation de la consanguinité et perte de diversité génétique) pouvant diminuer leur potentiel de reproduction et conduire irrémédiablement à l'extinction. Cette thèse présente les analyses conduites dans le but d'estimer l'impact du déclin démographique des populations de Grand tétras sur l'étendue et la distribution de leur variabilité génétique dans le Jura et dans les Pyrénées. Du fait de la législation locale protégeant les tétraonidés en général, mais également en raison de la biologie très cryptique du Grand tétras, l'ensemble des analyses de cette étude a été réalisé à partir de matériel génétique extrait des fientes (ou échantillonnage génétique non invasif). Dans la première partie de l'étude, je détaille les protocoles d'extraction. d'ADN et d'amplification par PCR modifiés à partir des protocoles classiques utilisant des échantillons conventionnels, riches en ADN. L'utilisation d'ADN fécal impose des contraintes dues à la mauvaise qualité et à la faible quantité du matériel génétique à disposition dans les fientes. Ces contraintes ont pu être partiellement contournées en réalisant des répétitions multiples du génotypage afin d'obtenir un degré de fiabilité suffisante. J'ai également analysé les causes de la dégradation de l'ADN dans les excréments. Parmi les causes les plus communes, telles que l'activité bactérienne, l'hydrolyse spontanée et la dégradation enzymatique par les DNases libres, c'est ce dernier facteur qui apparaît comme étant la cause majeure et la plus rapide responsable de la dégradation de la qualité des échantillons. La rapidité de l'action enzymatique suggère que les plans d'échantillonnages de excréments sur le terrain pourraient être optimisés en les réalisant dans des conditions climatiques froides et sèches, favorisant ainsi l'inhibition des DNases. La seconde partie de la thèse est une étude par simulation visant à déterminer la capacité du logiciel Structure à identifier les structures génétiques complexes et hiérarchiques fréquemment rencontrées dans les populations naturelles, et ce en utilisant différents types de marqueurs génétiques. Les troisième et quatrième parties de cette thèse décrivent le statut génétique des populations résiduelles du Jura et des Pyrénées à partir de l'analyse de 11 loci microsatellites. Nous n'avons pas pu mettre en évidence dans les deux populations des effets liés à la consanguinité ou à la réduction de la diversité génétique. De plus, la différenciation génétique entre les patches d'habitats favorables reste modérée et corrélée à la distance géographique, ce qui suggère que la dispersion d'individus entre les patches a été importante au moins pendant ces dernières générations. La comparaison des paramètres de la diversité génétique avec ceux d'autres populations de Grand tétras, ou d'autres espèces proches, indique que la population du Jura a retenu une proportion importante de sa diversité originelle. Ces résultats suggèrent que le déclin récent des populations a jusqu'ici eu un impact modéré sur les facteurs génétiques et que ces populations semblent avoir conservé le potentiel génétique nécessaire à leur survie à long terme. Finalement, en cinquième partie, l'analyse de l'apparentement entre les mâles qui participent à la parade sur les places de chant (leks) indique que ces derniers sont distribués en agrégats de manière non aléatoire, préférentiellement entre individus apparentés. De plus, la corrélation entre les distances génétique et géographique entre les leks est en accord avec les motifs d'isolement par la distance mis en évidence à d'autres niveaux hiérarchiques (entre patches d'habitat et populations), ainsi qu'avec les études menées sur d'autres espèces ayant choisi ce même système de reproduction. En conclusion, cette première étude basée uniquement sur de l'ADN nucléaire aviaire extrait à partir de fèces a fourni des informations nouvelles qui n'auraient pas pu être obtenues par une méthode d'observation sur le terrain ou d'échantillonnage génétique classique. Aucun oiseau n'a été dérangé ou capturé, et les résultats sont comparables à d'autres études concernant des espèces proches. Néanmoins, la taille de ces populations approche des niveaux au-dessous desquels la survie à long terme est fortement incertaine. La persistance de la diversité génétique pour les prochaines générations reste en conséquence liée à la survie des adultes et à une reprise du succès de la reproduction. ABSTRACT Capercaillie (Tetrao urogallus) is a large grouse that is continuously distributed across the tundra and the mid-high mountains of Western Europe. However, the populations in Western Europe have been showing a constant decline during the last decades. The causes for this decline are possibly related to human activities, such as cattle breeding and tourism that have both led to habitat modification and fragmentation. Unfortunately, populations that have undergone drastic demographic bottlenecks often go through genetic processes of inbreeding and loss of diversity that decrease their fitness and eventually lead to extinction. This thesis presents the investigations conducted to estimate the impact of the demographic decline of capercaillie populations on the extent and distribution of their genetic variability in the Jura and in the Pyrenees mountains. Because grouse are protected by wildlife legislation, and also because of the cryptic behaviour of capercaillie, all DNA material used in this study was extracted from faeces (non-invasive genetic sampling). In the first part of my thesis, I detail the protocols of DNA extraction and PCR amplification adapted from classical methods using conventional DNA-rich samples. The use of faecal DNA imposes specific constraints due to the low quantity and the highly degraded genetic material available. These constraints are partially overcome by performing multiple genotyping repetitions to obtain sufficient reliability. I also investigate the causes of DNA degradation in faeces. Among the main degraders, namely bacterial activity, spontaneous hydrolysis, and free-¬DNase activities, the latter was pointed out as the most important according to our experiments. These enzymes degrade DNA very rapidly, and, as a consequence, faeces sampling schemes must be planned preferably in cold and dry weather conditions, allowing for enzyme activity inhibition. The second part of the thesis is a simulation study aiming to assess the capacity of the software Structure to detect population structure in hierarchical models relevant to situations encountered in wild populations, using several genetic markers. The methods implemented in Structure appear efficient in detecting the highest hierarchical structure. The third and fourth parts of the thesis describe the population genetics status of the remaining Jura and Pyrenees populations using 11 microsatellite loci. In either of these populations, no inbreeding nor reduced genetic diversity was detected. Furthermore, the genetic differentiation between patches defined by habitat suitability remains moderate and correlated with geographical distance, suggesting that significant dispersion between patches was at work at least until the last generations. The comparison of diversity indicators with other species or other populations of capercaillie indicate that population in the Jura has retained a large part of its original genetic diversity. These results suggest that the recent decline has had so forth a moderate impact on• genetic factors and that these populations might have retained the potential for long term survival, if the decline is stopped. Finally, in the fifth part, the analysis of relatedness between males participating in the reproduction parade, or lek, indicate that capercaillie males, like has been shown for some other grouse species, gather on leks• among individuals that are more related than the average of the population. This pattern appears to be due to both population structure and kin-association. As a conclusion, this first study relying exclusively on nuclear DNA extracted from faeces has provided novel information that was not available through field observation or classical genetic sampling. No bird has been captured or disturbed, and the results are consistent with other studies of closely related species. However, the size of these populations is approaching thresholds below which long-term survival is unlikely. The persistence of genetic diversity for the forthcoming generations remains therefore bond to adult survival and to the increase of reproduction success.

Linking the population genetics and ecology of arbuscular mycorrhizal fungi

Résumé Les champignons endomycorhiziens arbusculaires (CEA) ont co-évolué avec les plantes terrestres depuis plus de 400 millions d'années. De nos jours, les CEA forment une symbiose avec les racines de la majorité des plantes terrestres. Les CEA sont écologiquement importants parce qu'ils influencent non seulement la croissance des plantes, mais aussi leur diversité. Les CEA sont des biotrophes obligatoires qui reçoivent leur énergie sous forme de glucides issus de la photosynthèse des plantes. En contrepartie, les CEA apportent à leurs hôtes du phospore. Les CEA croissent et se reproduisent clonalement en formant des hyphes et des spores. De plus, les CEA sont coenocytiques et multigénomiques; le cytoplasme d'un CEA contient des noyeaux génétiquement différents. De nombreuses études ont démontré que différentes espèces de CEA agissent différentiellement sur la croissance des plantes. Malgré une conscience de plus en plus forte de l'existence d'une variabilité intraspécifique, la question de savoir si les populations de CEA sont génétiquement variables a été largement négligée. Dans le Chapitre 2, j'ai cherché à savoir si une population de CEA provenant d'un seul champ possède une diversité génétique. Cette étude a mis en évidence une importante variation génétique et phénotypique au sein d'individus de la même population. Des différences au niveau de traits de croissance, héritables et liés à la valeur sélective, indiquent que la variation génétique observée entre isolats n'est pas entièrement neutre. Dans le Chapitre 3, je montre que les différences génétiques entre isolats de CEA d'une population provoquent de la variation dans la croissance des plantes. L'effet des isolats dépend des conditions environnementales et varie de bénéfique à parasitique. Dans le Chapitre 4, je montre que des traits de croissance de CEA varient significativement dans des environnements contrastés. J'ai détecté de fortes interactions entre différents génotypes de CEA et différentes espèces de plantes. Ceci suggère que dans un environnement hétérogène, la sélection pourrait localement favoriser différents génotypes de CEA, maintenant ainsi la diversité génétique dans la population. Les résultats de ce travail aident à mieux comprendre l'importance écologique de la variation intraspécifique des CEA. La possibilité de pouvoir cultiver des individus d'une population de CEA au laboratoire nous a permis une meilleure compréhension de la génétique de ces champignons. De plus, ce travail est une base pour de futures expériences visant à comprendre l'importance évolutive de la diversité intraspécifique des CEA. Abstract Arbuscular mycorrhizal fungi (A1VIF) have co-evolved with land plants -for over 400 million years. Today, AMF form symbioses with roots of most land plants and are ecologically important because they alter plant growth and affect plant diversity. AMF are obligate biotrophs, obtaining their energy in form of plant-derived photosynthates. In return,- they supply their host plants with phosphorous. These fungi grow and reproduce clonally by hyphae and spores. They are coenocytic and multigenomic, harbouring genetically different nuclei in a common cytoplasm. Many studies have shown different AMF species differentially alter plant growth. Despite the increasing awareness of intraspecific variability the question whether there is any genetic variation among different individuals of the same population has been largely neglected. In Chapter 2, we investigated whether there is genetic diversity in a field population of the AMF G. intraradices. This work revealed that large genetic and heritable phenotypic variation exists in this AMF population. Differences in fitness-related growth traits among isolates suggest that some of the observed genetic variation is not selectively neutral. In Chapter 3, we show that genetic differences among isolates from the same population also cause variation in plant growth. The isolate effects on plant growth depended on the environmental conditions and varied from beneficial to detrimental. In Chapter 4, fitnessrelated growth traits of genetically different isolates were significantly altered in contrasting environments. we detected strong AMF isolate by host species interacfions which suggests that in a heterogeneous environment selection could locally favour different AMF genotypes, thereby maintaining high genetic diversity in the population. The results of this work contribute to the understanding of the ecological importance of intraspecific diversity in AMF. The possibility of culturing individuals of an AMF field population under laboratory condition gave new insights into AMF genetics and lays a foundation for future studies to analyse the evolutionary significance of intraspecific genetic diversity in AMF.