Synaptobrevin N-terminally bound to syntaxin-SNAP-25 defines the primed vesicle state in regulated exocytosis.

Rapid neurotransmitter release depends on the ability to arrest the SNAP receptor (SNARE)-dependent exocytosis pathway at an intermediate "cocked" state, from which fusion can be triggered by Ca(2+). It is not clear whether this state includes assembly of synaptobrevin (the vesicle membrane SNARE) to the syntaxin-SNAP-25 (target membrane SNAREs) acceptor complex or whether the reaction is arrested upstream of that step. In this study, by a combination of in vitro biophysical measurements and time-resolved exocytosis measurements in adrenal chromaffin cells, we find that mutations of the N-terminal interaction layers of the SNARE bundle inhibit assembly in vitro and vesicle priming in vivo without detectable changes in triggering speed or fusion pore properties. In contrast, mutations in the last C-terminal layer decrease triggering speed and fusion pore duration. Between the two domains, we identify a region exquisitely sensitive to mutation, possibly constituting a switch. Our data are consistent with a model in which the N terminus of the SNARE complex assembles during vesicle priming, followed by Ca(2+)-triggered C-terminal assembly and membrane fusion.

Voriconazole-Induced Inhibition of the Fungicidal Activity of Amphotericin B in Candida Strains with Reduced Susceptibility to Voriconazole: an Effect Not Predicted by the MIC Value Alone.

An antagonistic effect of voriconazole on the fungicidal activity of sequential doses of amphotericin B has previously been demonstrated in Candida albicans strains susceptible to voriconazole. Because treatment failure and the need to switch to other antifungals are expected to occur more often in infections that are caused by resistant strains, it was of interest to study whether the antagonistic effect was still seen in Candida strains with reduced susceptibility to voriconazole. With the hypothesis that antagonism will not occur in voriconazole-resistant strains, C. albicans strains with characterized mechanisms of resistance against voriconazole, as well as Candida glabrata and Candida krusei strains with differences in their degrees of susceptibility to voriconazole were exposed to voriconazole or amphotericin B alone, to both drugs simultaneously, or to voriconazole followed by amphotericin B in an in vitro kinetic model. Amphotericin B administered alone or simultaneously with voriconazole resulted in fungicidal activity. When amphotericin B was administered after voriconazole, its activity was reduced (median reduction, 61%; range, 9 to 94%). Levels of voriconazole-dependent inhibition of amphotericin B activity differed significantly among the strains but were not correlated with the MIC values (correlation coefficient, -0.19; P = 0.65). Inhibition was found in C. albicans strains with increases in CDR1 and CDR2 expression but not in the strain with an increase in MDR1 expression. In summary, decreased susceptibility to voriconazole does not abolish voriconazole-dependent inhibition of the fungicidal activity of amphotericin B in voriconazole-resistant Candida strains. The degree of interaction could not be predicted by the MIC value alone.

Evolution of decision-making and learning under fluctuating social environments

The capacity to learn to associate sensory perceptions with appropriate motor actions underlies the success of many animal species, from insects to humans. The evolutionary significance of learning has long been a subject of interest for evolutionary biologists who emphasize the bene¬fit yielded by learning under changing environmental conditions, where it is required to flexibly switch from one behavior to another. However, two unsolved questions are particularly impor¬tant for improving our knowledge of the evolutionary advantages provided by learning, and are addressed in the present work. First, because it is possible to learn the wrong behavior when a task is too complex, the learning rules and their underlying psychological characteristics that generate truly adaptive behavior must be identified with greater precision, and must be linked to the specific ecological problems faced by each species. A framework for predicting behavior from the definition of a learning rule is developed here. Learning rules capture cognitive features such as the tendency to explore, or the ability to infer rewards associated to unchosen actions. It is shown that these features interact in a non-intuitive way to generate adaptive behavior in social interactions where individuals affect each other's fitness. Such behavioral predictions are used in an evolutionary model to demonstrate that, surprisingly, simple trial-and-error learn¬ing is not always outcompeted by more computationally demanding inference-based learning, when population members interact in pairwise social interactions. A second question in the evolution of learning is its link with and relative advantage compared to other simpler forms of phenotypic plasticity. After providing a conceptual clarification on the distinction between genetically determined vs. learned responses to environmental stimuli, a new factor in the evo¬lution of learning is proposed: environmental complexity. A simple mathematical model shows that a measure of environmental complexity, the number of possible stimuli in one's environ¬ment, is critical for the evolution of learning. In conclusion, this work opens roads for modeling interactions between evolving species and their environment in order to predict how natural se¬lection shapes animals' cognitive abilities. - La capacité d'apprendre à associer des sensations perceptives à des actions motrices appropriées est sous-jacente au succès évolutif de nombreuses espèces, depuis les insectes jusqu'aux êtres hu¬mains. L'importance évolutive de l'apprentissage est depuis longtemps un sujet d'intérêt pour les biologistes de l'évolution, et ces derniers mettent l'accent sur le bénéfice de l'apprentissage lorsque les conditions environnementales sont changeantes, car dans ce cas il est nécessaire de passer de manière flexible d'un comportement à l'autre. Cependant, deux questions non résolues sont importantes afin d'améliorer notre savoir quant aux avantages évolutifs procurés par l'apprentissage. Premièrement, puisqu'il est possible d'apprendre un comportement incorrect quand une tâche est trop complexe, les règles d'apprentissage qui permettent d'atteindre un com¬portement réellement adaptatif doivent être identifiées avec une plus grande précision, et doivent être mises en relation avec les problèmes écologiques spécifiques rencontrés par chaque espèce. Un cadre théorique ayant pour but de prédire le comportement à partir de la définition d'une règle d'apprentissage est développé ici. Il est démontré que les caractéristiques cognitives, telles que la tendance à explorer ou la capacité d'inférer les récompenses liées à des actions non ex¬périmentées, interagissent de manière non-intuitive dans les interactions sociales pour produire des comportements adaptatifs. Ces prédictions comportementales sont utilisées dans un modèle évolutif afin de démontrer que, de manière surprenante, l'apprentissage simple par essai-et-erreur n'est pas toujours battu par l'apprentissage basé sur l'inférence qui est pourtant plus exigeant en puissance de calcul, lorsque les membres d'une population interagissent socialement par pair. Une deuxième question quant à l'évolution de l'apprentissage concerne son lien et son avantage relatif vis-à-vis d'autres formes plus simples de plasticité phénotypique. Après avoir clarifié la distinction entre réponses aux stimuli génétiquement déterminées ou apprises, un nouveau fac¬teur favorisant l'évolution de l'apprentissage est proposé : la complexité environnementale. Un modèle mathématique permet de montrer qu'une mesure de la complexité environnementale - le nombre de stimuli rencontrés dans l'environnement - a un rôle fondamental pour l'évolution de l'apprentissage. En conclusion, ce travail ouvre de nombreuses perspectives quant à la mo¬délisation des interactions entre les espèces en évolution et leur environnement, dans le but de comprendre comment la sélection naturelle façonne les capacités cognitives des animaux.

Unconditioned responses and functional fear networks in human classical conditioning.

Human imaging studies examining fear conditioning have mainly focused on the neural responses to conditioned cues. In contrast, the neural basis of the unconditioned response and the mechanisms by which fear modulates inter-regional functional coupling have received limited attention. We examined the neural responses to an unconditioned stimulus using a partial-reinforcement fear conditioning paradigm and functional MRI. The analysis focused on: (1) the effects of an unconditioned stimulus (an electric shock) that was either expected and actually delivered, or expected but not delivered, and (2) on how related brain activity changed across conditioning trials, and (3) how shock expectation influenced inter-regional coupling within the fear network. We found that: (1) the delivery of the shock engaged the red nucleus, amygdale, dorsal striatum, insula, somatosensory and cingulate cortices, (2) when the shock was expected but not delivered, only the red nucleus, the anterior insular and dorsal anterior cingulate cortices showed activity increases that were sustained across trials, and (3) psycho-physiological interaction analysis demonstrated that fear led to increased red nucleus coupling to insula but decreased hippocampus coupling to the red nucleus, thalamus and cerebellum. The hippocampus and the anterior insula may serve as hubs facilitating the switch between engagement of a defensive immediate fear network and a resting network.

Target-guided synthesis of metal-based phosphatase inhibitors

Report for the scientific sojourn at the Imperial College of London, United Kingdom, from 2007 to 2009. PTEN is a tumour suppressor enzyme that plays important roles in the PI3K pathway which regulates growth, proliferation and survival and is thus related to many human disorders such as diabetes, neurodegenerative diseases, cardiovascular complications and cancer. It is hence of great interest to understand in detail its molecular behaviour and to find small molecules that can switch on/off its activity. For this purpose, metal complexes have been synthesized and preliminary studies in vivo show that all are capable of inhibiting PTEN.

Insights into neuronal cell metabolism using NMR spectroscopy: uridyl diphosphate N-acetyl-glucosamine as a unique metabolic marker.

Making the switch: Compounds 1 and 2 are used as metabolic markers for NMR detection. When neuronal cells switch to a glycolytic state, an uneven distribution of (13) C in the N-acetyl group results, thus giving a mixture of the metabolites 1 and 2. It is therefore possible to monitor flux through different metabolic pathways, such as glycolysis, the tricarboxylic acid cycle, and the hexosamine biosynthetic pathway, using a single molecule.

TNFα in synaptic function: switching gears.

Pathological brain states are known to induce massive production of proinflammatory cytokines, including tumor necrosis factor alpha (TNFα). At much lower levels, these cytokines are also present in the healthy brain, where it is increasingly being recognized that they exert regulatory influences. Recent studies suggest that TNFα plays important roles in controlling synaptic transmission and plasticity. Here, we discuss the evidence in support of synaptic regulation by TNFα and the underlying cellular mechanisms, including control of AMPA receptor trafficking and glutamate release from astrocytes. These findings suggest that increases in TNFα levels (caused by nervous system infection, injury, or disease) transform the physiological actions of the cytokine into deleterious ones. This functional switch may contribute to cognitive alterations in several brain pathologies.

Information Mobility: Information Dissemination in Mobile Networks

En el nostre projecte, considerem un escenari urbà o interurbà on persones amb dispositius mòbils (smartphones) o vehicles equipats amb interfícies de comunicació, estan interessats en compartir fitxers entre ells o descarregar-los al creuar Punts d’Accés (APs) propers a la carretera. Estudiem la possibilitat d’utilizar la cooperació en les trobades casuals entre nodes per augmentar la velocitat de descàrrega global. Amb aquest objectiu, plantejem algoritmes per a la selecció de quins paquets, per a quins destins i quins transportistes s’escullen en cada moment. Mitjançant extenses simulacions, mostrem com les cooperacions carry&forward dels nodes augmenten significativament la velocitat de descàrrega dels usuaris, i com aquest resultat es manté per a diversos patrons de mobilitat, col•locacions d'AP i càrregues de la xarxa. Per altra banda, aparells com els smartphones, on la targeta de WiFi està encesa contínuament, consumeixen l'energia de la bateria en poques hores. En molts escenaris, una targeta WiFi sempre activa és poc útil, perque sovint no hi ha necessitat de transmissió o recepció. Aquest fet es veu agreujat en les Delay Tolerant Networks (DTN), on els nodes intercanvien dades quan es creuen i en tenen l’oportunitat. Les tècniques de gestió de l’estalvi d’energia permeten extendre la duració de les bateries. El nostre projecte analitza els avantatges i inconvenients que apareixen quan els nodes apaguen períodicament la seva targeta wireless per a estalviar energia en escenaris DTN. Els nostres resultats mostren les condicions en que un node pot desconnectar la bateria sense afectar la probabilitat de contacte amb altres nodes, i les condicions en que aquesta disminueix. Per exemple, es demostra que la vida del node pot ser duplicada mantenint la probabilitat de contacte a 1. I que aquesta disminueix ràpidament en intentar augmentar més la vida útil.

Anàlisi de l'obra cinematogràfica de quatre documentalistes russos o de repúbliques ex-soviètiques: la relació amb les noves tendències del documental i el llegat soviètic.

El treball de recerca té com a principal objectiu l'estudi del cinema documental rus contemporani a través de l'obra cinematogràfica d'Alexander Sokurov, Sergei Dvortsevoi, Sergei Loznitsa i Victor Kossakovski. En un primer moment la investigació s'havia encaminat en un estudi comparatiu sobre les noves tendències del documental i els models de realisme proposats des de la Rússia post-comunista. El treball s'ha realitzat a partir de tres vies d'investigació. La primera ha consistit en una exhaustiva recerca bibliogràfica sobre cinema documental i cinema soviètic. La segona s'ha plantejat a partir d'un anàlisi acurat de les diverses pel•lícules. Finalment, la tercera via s'ha desenvolupat a partir d'un treball de camp realitzat durant una estada a Rússia, un període en el qual va ser possible entrevistar dos dels cineastes protagonistes de l'estudi, Sergei Dvortsevoi i Victor Kossakovski, així com el crític de cinema Andrei Xemijakin. També va ser fonamental l'assistència a la taula rodona i la master class impartida per Sergei Loznitsa en el marc del desè aniversari del Màster en Teoria i Pràctica de Documental Creatiu de la Universitat Autònoma de Barcelona. Tot i que es poden traçar vincles entre el treball dels quatre cineastes escollits i algunes de les pràctiques contemporànies en l'àmbit de la no-ficció, com pot ser l'experiència de Sergei Loznitsa en el terreny del found-footage, o els documentals experimentals de caràcter assagístic d'Alexander Sokurov, així com la tendència observacional i el pas al cinema de ficció de Segei Dvortsevoi, o l'ús de la tecnologia digital en les últimes pel•lícules de Victor Kossakovski. Tot i aquestes aproximacions, es pot afirmar que el model de realisme proposat per aquests cineastes troba el seu autèntic llegat en el cinema soviètic. Una herència que comença amb el cinema de Dziga Vertov –pioner del documental artístic i revolucionari- i acaba en el d'Artavadz Pelechian –cineasta armeni i un dels màxims representatnts del documental poètic-. El treball de recerca ha estat presentat en forma de comunicació en el congrés internacional “IMAGEing Reality: Representing the Real in Film, Television and New Media”, celebrat a Pamplona el mes d'Octubre de 2009. La comunicació s'ha redactat en format article i està pendent de publicació.

The changing preference of T and B cells for partners as T-dependent antibody responses develop.

Recirculating virgin CD4+ T cells spend their life migrating between the T zones of secondary lymphoid tissues where they screen the surface of interdigitating dendritic cells. T-cell priming starts when processed peptides or superantigen associated with class II MHC molecules are recognised. Those primed T cells that remain within the lymphoid tissue move to the outer T zone, where they interact with B cells that have taken up and processed antigen. Cognate interaction between these cells initiates immunoglobulin (Ig) class switch-recombination and proliferation of both B and T cells; much of this growth occurs outside the T zones B cells migrate to follicles, where they form germinal centres, and to extrafollicular sites of B-cell growth, where they differentiate into mainly short-lived plasma cells. T cells do not move to the extrafollicular foci, but to the follicles; there they proliferate and are subsequently involved in the selection of B cells that have mutated their Ig variable-region genes. During primary antibody responses T-cell proliferation in follicles produces many times the peak number of T cells found in that site: a substantial proportion of the CD4+ memory T-cell pool may originate from growth in follicles.

Role of genetic and social factors in modulating the efficiency of division of labour in social insects

Summary : Division of labour is one of the most fascinating aspects of social insects. The efficient allocation of individuals to a multitude of different tasks requires a dynamic adjustment in response to the demands of a changing environment. A considerable number of theoretical models have focussed on identifying the mechanisms allowing colonies to perform efficient task allocation. The large majority of these models are built on the observation that individuals in a colony vary in their propensity (response threshold) to perform different tasks. Since individuals with a low threshold for a given task stimulus are more likely to perform that task than individuals with a high threshold, infra-colony variation in individual thresholds results in colony division of labour. These theoretical models suggest that variation in individual thresholds is affected by the within-colony genetic diversity. However, the models have not considered the genetic architecture underlying the individual response thresholds. This is important because a better understanding of division of labour requires determining how genotypic variation relates to differences in infra-colony response threshold distributions. In this thesis, we investigated the combined influence on task allocation efficiency of both, the within-colony genetic variability (stemming from variation in the number of matings by queens) and the number of genes underlying the response thresholds. We used an agent-based simulator to model a situation where workers in a colony had to perform either a regulatory task (where the amount of a given food item in the colony had to be maintained within predefined bounds) or a foraging task (where the quantity of a second type of food item collected had to be the highest possible). The performance of colonies was a function of workers being able to perform both tasks efficiently. To study the effect of within-colony genetic diversity, we compared the performance of colonies with queens mated with varying number of males. On the other hand, the influence of genetic architecture was investigated by varying the number of loci underlying the response threshold of the foraging and regulatory tasks. Artificial evolution was used to evolve the allelic values underlying the tasks thresholds. The results revealed that multiple matings always translated into higher colony performance, whatever the number of loci encoding the thresholds of the regulatory and foraging tasks. However, the beneficial effect of additional matings was particularly important when the genetic architecture of queens comprised one or few genes for the foraging task's threshold. By contrast, higher number of genes encoding the foraging task reduced colony performance with the detrimental effect being stronger when queens had mated with several males. Finally, the number of genes determining the threshold for the regulatory task only had a minor but incremental effect on colony performance. Overall, our numerical experiments indicate the importance of considering the effects of queen mating frequency, genetic architecture underlying task thresholds and the type of task performed when investigating the factors regulating the efficiency of division of labour in social insects. In this thesis we also investigate the task allocation efficiency of response threshold models and compare them with neural networks. While response threshold models are widely used amongst theoretical biologists interested in division of labour in social insects, our simulation reveals that they perform poorly compared to a neural network model. A major shortcoming of response thresholds is that they fail at one of the most crucial requirement of division of labour, the ability of individuals in a colony to efficiently switch between tasks under varying environmental conditions. Moreover, the intrinsic properties of the threshold models are that they lead to a large proportion of idle workers. Our results highlight these limitations of the response threshold models and provide an adequate substitute. Altogether, the experiments presented in this thesis provide novel contributions to the understanding of how division of labour in social insects is influenced by queen mating frequency and genetic architecture underlying worker task thresholds. Moreover, the thesis also provides a novel model of the mechanisms underlying worker task allocation that maybe more generally applicable than the widely used response threshold models. Resumé : La répartition du travail est l'un des aspects les plus fascinants des insectes vivant en société. Une allocation efficace de la multitude de différentes tâches entre individus demande un ajustement dynamique afin de répondre aux exigences d'un environnement en constant changement. Un nombre considérable de modèles théoriques se sont attachés à identifier les mécanismes permettant aux colonies d'effectuer une allocation efficace des tâches. La grande majorité des ces modèles sont basés sur le constat que les individus d'une même colonie diffèrent dans leur propension (inclination à répondre) à effectuer différentes tâches. Etant donné que les individus possédant un faible seuil de réponse à un stimulus associé à une tâche donnée sont plus disposés à effectuer cette dernière que les individus possédant un seuil élevé, les différences de seuils parmi les individus vivant au sein d'une même colonie mènent à une certaine répartition du travail. Ces modèles théoriques suggèrent que la variation des seuils des individus est affectée par la diversité génétique propre à la colonie. Cependant, ces modèles ne considèrent pas la structure génétique qui est à la base des seuils de réponse individuels. Ceci est très important car une meilleure compréhension de la répartition du travail requière de déterminer de quelle manière les variations génotypiques sont associées aux différentes distributions de seuils de réponse à l'intérieur d'une même colonie. Dans le cadre de cette thèse, nous étudions l'influence combinée de la variabilité génétique d'une colonie (qui prend son origine dans la variation du nombre d'accouplements des reines) avec le nombre de gènes supportant les seuils de réponse, vis-à-vis de la performance de l'allocation des tâches. Nous avons utilisé un simulateur basé sur des agents pour modéliser une situation où les travailleurs d'une colonie devaient accomplir une tâche de régulation (1a quantité d'une nourriture donnée doit être maintenue à l'intérieur d'un certain intervalle) ou une tâche de recherche de nourriture (la quantité d'une certaine nourriture doit être accumulée autant que possible). Dans ce contexte, 'efficacité des colonies tient en partie des travailleurs qui sont capable d'effectuer les deux tâches de manière efficace. Pour étudier l'effet de la diversité génétique d'une colonie, nous comparons l'efficacité des colonies possédant des reines qui s'accouplent avec un nombre variant de mâles. D'autre part, l'influence de la structure génétique a été étudiée en variant le nombre de loci à la base du seuil de réponse des deux tâches de régulation et de recherche de nourriture. Une évolution artificielle a été réalisée pour évoluer les valeurs alléliques qui sont à l'origine de ces seuils de réponse. Les résultats ont révélé que de nombreux accouplements se traduisaient toujours en une plus grande performance de la colonie, quelque soit le nombre de loci encodant les seuils des tâches de régulation et de recherche de nourriture. Cependant, les effets bénéfiques d'accouplements additionnels ont été particulièrement important lorsque la structure génétique des reines comprenait un ou quelques gènes pour le seuil de réponse pour la tâche de recherche de nourriture. D'autre part, un nombre plus élevé de gènes encodant la tâche de recherche de nourriture a diminué la performance de la colonie avec un effet nuisible d'autant plus fort lorsque les reines s'accouplent avec plusieurs mâles. Finalement, le nombre de gènes déterminant le seuil pour la tâche de régulation eu seulement un effet mineur mais incrémental sur la performance de la colonie. Pour conclure, nos expériences numériques révèlent l'importance de considérer les effets associés à la fréquence d'accouplement des reines, à la structure génétique qui est à l'origine des seuils de réponse pour les tâches ainsi qu'au type de tâche effectué au moment d'étudier les facteurs qui régulent l'efficacité de la répartition du travail chez les insectes vivant en communauté. Dans cette thèse, nous étudions l'efficacité de l'allocation des tâches des modèles prenant en compte des seuils de réponses, et les comparons à des réseaux de neurones. Alors que les modèles basés sur des seuils de réponse sont couramment utilisés parmi les biologistes intéressés par la répartition des tâches chez les insectes vivant en société, notre simulation montre qu'ils se révèlent peu efficace comparé à un modèle faisant usage de réseaux de neurones. Un point faible majeur des seuils de réponse est qu'ils échouent sur un point crucial nécessaire à la répartition des tâches, la capacité des individus d'une colonie à commuter efficacement entre des tâches soumises à des conditions environnementales changeantes. De plus, les propriétés intrinsèques des modèles basés sur l'utilisation de seuils conduisent à de larges populations de travailleurs inactifs. Nos résultats mettent en évidence les limites de ces modèles basés sur l'utilisation de seuils et fournissent un substitut adéquat. Ensemble, les expériences présentées dans cette thèse fournissent de nouvelles contributions pour comprendre comment la répartition du travail chez les insectes vivant en société est influencée par la fréquence d'accouplements des reines ainsi que par la structure génétique qui est à l'origine, pour un travailleur, du seuil de réponse pour une tâche. De plus, cette thèse fournit également un nouveau modèle décrivant les mécanismes qui sont à l'origine de l'allocation des tâches entre travailleurs, mécanismes qui peuvent être appliqué de manière plus générale que ceux couramment utilisés et basés sur des seuils de réponse.

Leishmania braziliensis: partial control of experimental infection by interleukin-12 p40 deficient mice

Resistance to infection by Leishmania major has been associated with the development of a Th1 type response that is dependent on the presence of interleukin 12 (IL-12). In this work the involvement of this cytokine in the response to infection by L. braziliensis, a less virulent species in the mouse model, was evaluated. Our results show that while interferon (IFN-g) deficient (-/-) mice inoculated L. braziliensis develop severe uncontrolled lesions, chronic lesions that remained under control up to 12 weeks of infection were observed in IL-12p40 -/- mice. IL 12p40 -/- mice had fewer parasites in their lesions than IFN-g-/- mice. Lymph node cells from IL-12p40 -/- were capable of producing low but consistent levels of IFN-g suggestive of its involvement in parasite control. Furthermore, as opposed to previous reports on L. major-infected animals, no switch to a Th2 response was observed in IL-12p40 -/- infected with L. braziliensis.

Survival responses in stressed organs

Apoptosis or programmed cell death is a regulated form of cell suicide executed by cysteine proteases, or "caspases", to maintain proper tissue homeostasis in multicellular organisms. Dysregulation of apoptosis leads to pathological complications including cancer, autoimmunity, neurodegenerative, and heart diseases. Beside their known function as the key executioners of apoptotic cell death, caspases were reported to mediate non-apoptotic functions. In this report we study the survival signals conveyed through caspase-3-mediated cleavage of Ras GTPase-activating proteins (RasGAP). Ubiquitously expressed, RasGAP senses caspase activity and controls the cell death/survival switch. RasGAP is cleaved once at low caspase activity and the generated N-terminal fragment (fragment N) induces a survival response by activating Ras/PI3K/Akt pathway. However, high caspase activity associated with increased stress leads to fragment Ν cleavage into fragments that do not mediate any detectable survival signals. In this thesis project we studied the role of fragment Ν in protecting stressed organs as well as in maintenance of their functionality. In response to stress in different organs, we found that mice lacking caspase-3 or unable to cleave RasGAP (Knock-In mice), and therefore unable to generate fragment N, were deficient in Akt activation and experienced increased apoptosis compared to wild-type mice. Augmented tissue damage and organ dysfunction in those mice highlight the importance of fragment Ν in activating Akt-mediated prosurvival pathway and in protection of organs during episodes of stress. In parallel we investigated the role of fragment Ν in regulating the activation of transcription factor NF-kB, a master regulator of inflammation. Sustained NF-kB activation may be detrimental by directly causing apoptosis or leading to a persistent damaging inflammation response. We found that fragment Ν is a potent inhibitor of NF-kB by favoring its nuclear export. Therefore, fragment Ν regulates NF-kB activity and contributes to a controlled response as well as maintenance of homeostasis in stressed cells. Importantly, these findings introduce new insights of how activated caspase-3 acts as a stress intensity sensor that controls cell fate by either initiating a fragment N- dependent cell resistance program or a cell suicide response. This identifies the pivotal role of fragment Ν in protection against patho-physiological damage, and encourages the development of therapies which aim to increase cell resistance to vigorous treatment. - L'apoptose, ou mort cellulaire programmée, est une forme contrôlée de suicide cellulaire exécuté par des protéines appelées caspases, dans le but de maintenir l'homéostasie des tissus sains dans les organismes multicellulaires. Un mauvais contrôle de l'apoptose peut mener à des pathologies comme le cancer, la neurodégénération et les maladies cardiaques et auto-immunes. En dehors de leur rôle connu d'exécutrices de l'apoptose, les caspases ont aussi été identifiées dans d'autres contextes non-apoptotiques. Dans ce projet, nous avons étudié les signaux de survie émis par le résultat du clivage de RasGAP par la caspase-3. Exprimée de façon ubiquitaire, RasGAP est sensible à l'activité de caspase-3 et contrôle la décision de la cellule à entreprendre la mort ou la survie cellulaire. A un taux d'activité faible, la caspase-3 clive RasGAP, ce qui mène à la génération d'un fragment N-terminal, appelé Fragment N, qui induit des signaux de survie via l'activation de la cascade Ras/PI3K/Akt. Cependant, lorsque l'activité de la caspase-3 augmente, le fragment N est clivé, ce qui a pour effet d'éliminer ces signaux de survie. Dans ce travail, nous avons étudié le rôle du Fragment N dans la protection des organes en état de stress et dans le maintien de leur fonctionnalité. En réponse à certains stress, nous avons découvert que les organes de souris n'exprimant pas la caspase-3 ou alors incapables de cliver RasGAP (souris Kl), et de ce fait n'ayant pas la possibilité de générer le Fragment N, perdaient leur faculté d'activer la protéine Akt et démontraient un taux d'apoptose plus élevé que des organes de souris sauvages. Le fait que les organes et tissus de ces souris manifestaient de graves dommages et dysfonctions met en évidence l'importance du Fragment N dans l'activation des signaux de survie via la protéine Akt et dans la neutralisation de l'apoptose induite par la caspase-3. En parallèle, nous avons investigué le rôle du Fragment N dans la régulation de l'activation de NF-kB, un facteur de transcription clé dans l'inflammation. Une activation soutenue de NF-kB peut être délétère par activation directe de l'apoptose ou peut mener à une réponse inflammatoire persistante. Nous avons découvert que le Fragment N, en favorisant l'export de NF-kB depuis le noyau, était capable de l'inhiber très efficacement. Le Fragment N régule donc l'activité de NF-kB et contribue au maintien de l'homéostasie dans des cellules stressées. Ces découvertes aident, de façon importante, à la compréhension de comment l'activation de la caspase-3 agit comme senseur de stress et décide du sort de la cellule soit en initiant une protection par le biais du fragment N, ou en induisant un suicide cellulaire. Cette étude définit le Fragment Ν comme ayant un rôle de pivot dans la protection contre des dommages patho-physiologiques, et ouvre des perspectives de développement de thérapies qui cibleraient à augmenter la résistance à divers traitements.

Studies in a co-infection murine model of Plasmodium chabaudi chabaudi and Leishmania infantum: interferon-g and interleukin-4 mRNA expression

This work aimed to study the T helper type 1/2 (Th1/Th2) cytokine profile in a co-infection murine model of Plasmodium chabaudi chabaudi and Leishmania infantum. Expression of interferon-gamma (IFN-g) and interleukin-4 (IL-4) was analyzed, in spleen and liver of C57BL/6 mice, by reverse transcriptase-polymerase chain reaction. High levels of IFN-g expression did not prevent the progression of Leishmania in co-infected mice and Leishmania infection did not interfere with the Th1/Th2 switch necessary for Plasmodium control. The presence of IL-4 at day 28 in co-infected mice, essential for Plasmodium elimination, was probably a key factor on the exacerbation of the Leishmania infection.

Lipoxin agonists: turn right! to path of resolving neutrophil

An impressive array of cellular and molecular adaptive responses achieves homeostasis. The inflammatory reaction is an adaptive response triggered by an insult to culminate into the overt cardinal signs of inflammation, eventually leading to resolution and returning the organism back to its original centered state. This article focuses on some aspects of the lipoxin A4 signaling pathway during the resolution phase, to better understand molecular mechanisms by which a neutrophil directs an inflammatory reaction to switch off and resume homeostasis. Defining the resolution state of a neutrophil at the molecular level will aid in treatments of diseases that are associated with an exaggerated and uncontrolled inflammation.