Caractérisation structurale de Miz-1 dans le cadre de la répression génique causée par le complexe c-Myc/Miz-1

Résumé : c-Myc est un facteur de transcription (FT) dont les niveaux cellulaires sont dérégulés dans la majorité des cancers chez l’homme. En hétérodimère avec son partenaire obligatoire Max, c-Myc lie préférentiellement les séquences E-Box (CACGTG) et cause l’expression de gènes impliqués dans la biosynthèse des protéines et des ARNs, dans le métabolisme et dans la prolifération cellulaire. Il est maintenant bien connu que c-Myc exerce aussi son potentiel mitogène en liant et inhibant différents FTs impliqués dans l’expression de gènes cytostatiques. Entre autres, c-Myc est en mesure d’inhiber Miz-1, un FT comportant 13 doigts de zinc de type Cys2-His2 (ZFs) impliqué dans l’expression de plusieurs gènes régulateurs du cycle cellulaire comprenant les inhibiteurs de CDK p15[indice supérieur INK4], p21[indice supérieur CIP1] et p57[indice supérieur KIP2]. Plus récemment, il fut démontré qu’en contrepartie, Miz-1 est aussi en mesure de renverser les fonctions activatrices de c-Myc et de prévenir la prolifération de cellules cancéreuses dépendantes de c-Myc. Ces différentes observations ont mené à la suggestion de l’hypothèse intéressante que la balance des niveaux de Miz-1 et c-Myc pourrait dicter le destin de la cellule et a permis d’établir Miz-1 comme nouvelle cible potentielle pour le développement d’agents anti-cancéreux. Malgré le fait que ces deux protéines semblent centrales à la régulation du cycle cellulaire, les mécanismes moléculaires leur permettant de s’inhiber mutuellement ainsi que les déterminants moléculaires permettant leur association spécifique demeurent assez peu documentés pour le moment. De plus, la biologie structurale de Miz-1 demeure à être explorée puisque qu’aucune structure de ses 13 ZFs, essentiels à sa liaison à l’ADN, n’a été déterminée pour l’instant. Les travaux réalisés dans le cadre cette thèse visent la caractérisation structurale et biophysique de Miz-1 dans le contexte de la répression génique causée par le complexe c-Myc/Miz-1. Nous présentons des résultats d’éxpériences in vitro démontrant que Miz-1 interagit avec c-Myc via un domaine contenu entre ses ZFs 12 et 13. De plus, nous démontrons que Miz-1 et Max sont en compétition pour la liaison de c-Myc. Ces résultats suggèrent pour la permière fois que Miz-1 inhibe les activités de c-Myc en prévenant son interaction avec son partenaire obligatoire Max. De plus, ils laissent présager que que Miz-1 pourrait servir de référence pour le développement d’inhibiteurs peptidiques de c-Myc. Finalement, nous avons réalisé la caractérisation structurale et dynamique des ZFs 1 à 4 et 8 à 10 de Miz-1 et avons évalué leur potentiel de liaison à l’ADN. Les résultats obtenus, couplés à des analyses bio-informatiques, nous permettent de suggérer un modèle détaillé pour la liaison spécifique de Miz-1 à son ADN consensus récemment identifié.

Influence de l’hypoxie dans la régulation du pH et les conséquences dans la progression tumorale et la résistance à la chimiothérapie

Résumé : La formation de métastases s’inscrit comme la finalité d’un processus darwinien dans lequel les cellules tumorales subissent des altérations génétiques et épigénétiques dans l’unique but de préserver un avantage prolifératif. L’environnement hypoxique, caractéristique des tumeurs solides, se révèle comme une pression de sélection et un facteur déterminant dans la progression tumorale. Face à l’hypoxie, une des adaptations majeures des cellules tumorales est le déséquilibre du pH cellulaire qui mène à la formation de métastases et à la résistance à la chimiothérapie. Cette thèse met en lumière de nouveaux liens moléculaires entre l’hypoxie et la régulation du pH dans des contextes d’invasion cellulaire et de chimiorésistance. Les échangeurs d’ions NHE1 et NHE6 sont au cœur de ces études où de nouveaux rôles dans la progression du cancer leur ont été attribués. Premièrement, nous avons observé l’influence de l’hypoxie sur la régulation de NHE1 par p90RSK et les conséquences fonctionnelles de cette interaction dans l’invasion cellulaire par les invadopodes. En conditions hypoxiques, NHE1 est activé par p90RSK résultant en une acidification extracellulaire. En modifiant le pH, NHE1 stimule la formation des invadopodes et la dégradation de la matrice extracellulaire. Ainsi, la phosphorylation de NHE1 par p90RSK en hypoxie apparaît comme un biomarqueur potentiel des cancers métastatiques. Peu étudié, le pH endosomal peut intervenir dans la chimiorésistance mais les mécanismes sont inconnus. Nous avons développé une méthode pour mesurer précisément le pH endosomal par microscopie. Ceci a permis d’illuminer un nouveau mécanisme de résistance induit par l’hypoxie et mettant en vedette l’échangeur NHE6. L’hypoxie favorise l’interaction de NHE6 avec RACK1 à la membrane plasmique empêchant la localisation endosomale de l’échangeur. Cette interaction mène à la séquestration de la doxorubicine dans des endosomes sur-acidifiés. Ces travaux mettent en évidence pour la première fois le rôle du pH endosomal et l’échangeur NHE6 comme des éléments centraux de la chimiorésistance induite par l’hypoxie. Cette thèse renforce donc l’idée voulant que les interactions entre les cellules tumorales et le microenvironnement hypoxique sont le « talon d’Achille » du cancer et la régulation du pH cellulaire est primordiale dans l’adaptation des cellules à l’hypoxie et l’instauration du phénotype malin du cancer. La découverte de nouveaux rôles pro-tumoraux pour NHE1 et NHE6 les placent à l’avant-plan pour le développement de stratégies thérapeutiques orientées contre la formation de métastases et la chimiorésistance.

Lessons from the Terra Preta de Índios of the Amazon region for the utilisation of charcoal for soil amendment.

Neste trabalho faz-se a divulgação do potencial de carvões e resíduos orgânicos parcialmente carbonizados visando obter materiais que mimetizam a matéria orgânica do solo das Terras Pretas de Índio da Amazônia, e que sirvam como condicionadores de solo e seqüestrem carbono de forma recalcitrante e reativa. Pesquisas desenvolvidas por grupos brasileiros e estrangeiros têm contribuído para o entendimento do surgimento e utilização das Terras Pretas de Índio da Amazônia. Aqui são divulgados resultados de estudos químicos no sentido do desenvolvimento do conhecimento científico e tecnológico e de inovação no aproveitamento de subprodutos orgânicos, principalmente de indústrias de biocombustíveis, carvão vegetal metalúrgico e outros, buscando imitar a excelente performance da chamada Terras Pretas de Índio da Amazônia.

Biocarvão no solo: aspectos agronômicos e ambientais.

Embora a prática do uso do carvão vegetal no solo visando a melhoria do desenvolvimento das plantas seja milenar, pouco se sabe sobre os efeitos técnicos de sua aplicação, sobretudo em longo prazo. Assim, tendo as terras pretas de índio (TPIs) como modelo de sustentabilidade do solo em função da presença de carbono pirogênico (C-pyr), na última década os estudos acerca do uso de materiais ricos nessa forma de carbono (biocarvão) se intensificaram. Diversos estudos têm abordado os efeitos da aplicação de biocarvão no solo e seus efeitos sobre os atributos físicos, químicos e biológicos do solo, sobre a matéria orgânica, ciclos biogeoquímicos do carbono, desempenho agronômico de culturas anuais, espécies florestais, olerículas, emissão de gases de efeito estufa (N2O, CO2 e CH4) e mais recentemente os efeitos sobre a dinâmica de pesticidas no solo. Nesse sentido, esse trabalho aborda algumas características do uso do biocarvão no solo, com enfoque na sua produção, matéria prima, características físicas e químicas, aspectos agronômicos e ambientais do uso em solos e como substratos agrícolas.

Monitoramento do estoque de carbono no solo no sistema de Integração Lavoura-Pecuária-Floresta em área de cerrado de Minas Gerais.

2016

Soil enzyme activities and biochemical indexes to assess soil quality in agronomic and forested ecosystems

The soil carries out a wide range of functions and it is important study the effects of land use on soil quality in order to provide most sustainable practices. Three fields trial have been considered to assess soil quality and functionality after human alteration, and to determine the power of soil enzymatic activities, biochemical indexes and mathematical model in the evaluation of soil status. The first field was characterized by conventional and organic management in which were tested also tillage effects. The second was characterized by conventional, organic and agro-ecological management. Finally, the third was a beech forest where was tested the effects of N deposition on soil organic carbon sequestration. Results highlight that both enzyme activities and biochemical indexes could be valid parameters for soil quality evaluation. Conventional management and plowing negatively affected soil quality and functionality with intensive tillage that lead to the downturn of microbial biomass and activity. Both organic and agro-ecological management revealed to be good practices for the maintenance of soil functionality with better microbial activity and metabolic efficiency. This positively affected also soil organic carbon content. At the eutrophic forest, enzyme activities and biochemical indexes positively respond to the treatments but one year of experimentation resulted to be not enough to observe variation in soil organic carbon content. Mathematical models and biochemical indicators resulted to be valid tools for assess soil quality, nonetheless it would be better including the microbial component in the mathematical model and consider more than one index if the aim of the work is to evaluate the overall soil quality and functionality. Concluding, the forest site is the richest one in terms of organic carbon, microbial biomass and activity while, the organic and the agro-ecological management seem to be the more sustainable but without taking in consideration the yield.

Phytoplankton silica uptake under different artificial upwelling conditions in the Canary Islands.

Climate change is affecting pelagic ecosystems with repercussions on fish production. In particular, global change is increasing oceanic temperature and stratification with decrease in nutrient input in euphotic layer leading to a decline in primary production. The mesocosm-based project Ocean Art-Up, conducted in Gran Canaria, is aimed to increase fish production and to enhance carbon sequestration through an artificial upwelling system. Diatoms dominate the phytoplankton community in upwelling systems and they need to take up silicates to grow. The abundance and nutritional value of diatoms determine the fate of phytoplankton biomass with transport to the upper level of the pelagic food web or to the deeper layer of the ocean with potential carbon sequestration. Here, data about experiments performed in 2018 and 2019 are reported. The first mesocosm experiment investigated the differences between pulsed and continuous upwelling mode, while the second experiment was conducted with a gradient in Si:N ratio along the mesocosms. The phytoplankton community takes up and incorporate silica about at the same rate in continuous mode, while in pulsed mode its peak occurred only after the deep-water addition. The diatom silica content is not affected by mode and amount of water added but by the Si:N ratio. Diatoms grown in an environment with high Si:N ratio values show higher abundance, biogenic silica production, silica uptake and silica content than the ones that experienced low Si:N values. In addition from literature, euphotic zone rich in silicate may produce high silica containing-diatoms who will produce repercussions on copepods community regarding feeding, hatching and growth, thus continuous upwelling with high Si:N ratio favours diatoms who will tend to sink and to be converted by copepods into fecal pellet rich in silica with increasing in potential carbon sequestration. Fish production may increase with continuous artificial upwelling showing low Si:N values.