Epigenetic reprogramming of imprinted genes in embryonic stem cells, fertilized and cloned embryos

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Role of Ptf1a in the development of endocrine and exocrine pancreas of Xenopus laevis embryos

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Seawater carbonate chemistry, mass, length and gene expression of Sepia officinalis during experiments, 2011

The specific transporters involved in maintenance of blood pH homeostasis in cephalopod molluscs have not been identified to date. Using in situ hybridization and immuno histochemical methods, we demonstrate that Na+/K+-ATPase (soNKA), a V-type H+-ATPase (soV-HA), and Na+/HCO3- cotransporter (soNBC) are co-localized in NKA-rich cells in the gills of Sepia officinalis. mRNA expression patterns of these transporters and selected metabolic genes were examined in response to moderately elevated seawater pCO2 (0.16 and 0.35 kPa) over a time-course of six weeks in different ontogenetic stages. The applied CO2 concentrations are relevant for ocean acidification scenarios projected for the coming decades. We determined strong expression changes in late stage embryos and hatchlings, with one to three log2-fold reductions in soNKA, soNBCe, socCAII and COX. In contrast, no hypercapnia induced changes in mRNA expression were observed in juveniles during both short- and long-term exposure. However a transiently increased demand of ion regulatory demand was evident during the initial acclimation reaction to elevated seawater pCO2. Gill Na+/K+-ATPase activity and protein concentration were increased by approximately 15% in during short (2-11 day), but not long term (42 day) exposure. Our findings support the hypothesis that the energy budget of adult cephalopods is not significantly compromised during long-term exposure to moderate environmental hypercapnia. However, the down regulation of ion-regulatory and metabolic genes in late stage embryos, taken together with a significant reduction in somatic growth, indicates that cephalopod early life stages are challenged by elevated seawater pCO2.

Improved clonality assessment in germinal centre/post-germinal centre non-Hodgkin's lymphomas with high rates of somatic hypermutation.

BACKGROUND: PCR detects clonal rearrangements of the Ig gene in lymphoproliferative disorders. False negativity occurs in germinal centre/post-germinal centre lymphomas (GC/PGCLs) as they display a high rate of somatic hypermutation (SHM), which causes primer mismatching when detecting Ig rearrangements by PCR. AIMS: To investigate the degree of SHM in a group of GC/PGCLs and assess the rate of false negativity when using BIOMED-2 PCR when compared with previously published strategies. METHODS: DNA was isolated from snap-frozen tissue from 49 patients with GC/PGCL (23 diffuse large B cell lymphomas (DLBCLs), 26 follicular lymphomas (FLs)) and PCR-amplified for complete (VDJH), incomplete (DJH) and Ig kappa/lambda rearrangements using the BIOMED-2 protocols, and compared with previously published methods using consensus primers. Germinal centre phenotype was defined by immunohistochemistry based on CD10, Bcl-6 and MUM-1. RESULTS: Clonality detection by amplifying Ig rearrangements using BIOMED-2 family-specific primers was considerably higher than that found using consensus primers (74% DLBCL and 96% FL vs 69% DLBCL and 73% FL). Addition of BIOMED-2 DJH rearrangements increased detection of clonality by 22% in DLBCL. SHM was present in VDJH rearrangements from all patients with DLBCL (median (range) 5.7% (2.5-13.5)) and FL (median (range) 5.3% (2.3-11.9)) with a clonal rearrangement. CONCLUSIONS: Use of BIOMED-2 primers has significantly reduced the false negative rate associated with GC/PGCL when compared with consensus primers, and the inclusion of DJH rearrangements represents a potential complementary target for clonality assessment, as SHM is thought not to occur in these types of rearrangements.

Spectroscopic and structural analysis of somatic and N-domain angiotensin I-converting enzyme isoforms from mesangial cells from Wistar and spontaneously hypertensive rats

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Role and modulation of maternal transcripts during the first cleavage divisions in bovine embryos

Ce travail porte sur l’identification, la fonction et la régulation des molécules maternelles d’ARNm qui dirigent la compétence développementale juste après la fécondation chez les bovins. Tout d’abord, en utilisant le modèle du temps écoulé jusqu’au premier clivage zygotique et à travers l’évaluation du transcriptome des embryons à 2-cellules, il fut possible de déterminer la signature moléculaire des niveaux extrêmes de compétence au développement et sélectionner des molécules candidates pour des études postérieures. Les résultats ont montré que les embryons de capacité développementale variable diffèrent dans certaines fonctions comme la réparation de l’ADN, le traitement de l’ARN, la synthèse de protéines et l’expression génique définies par des ARNm synthétisés par l’ovocyte. Pour obtenir une confirmation fonctionnelle, une paire de transcrits maternels (l’un détecté dans notre sondage précédent et l’autre étant une molécule reliée) ont été inhibés par « knock-down » dans des ovocytes. Les effets du knock-down de ces facteurs de transcription sont apparus avant la formation des blastocystes dû à une diminution de la capacité au clivage et celle à progresser après le stage de 8-cellules. L’analyse moléculaire des embryons knock-down survivants suggère qu’un de ces facteurs de transcription est un contrôleur crucial de l’activation du génome embryonnaire, qui représente une fenêtre développementale dans l’embryogenèse précoce. Dans la dernièr étude, nous avons testé si les facteurs de transcription d’intérêt sont modulés au niveau traductionnel. Des ARNm rapporteurs couplés à la GFP (Protéine fluorescente) contenant soit la version courte ou la version longue de la séquence 3’-UTR des deux molécules furent injectées dans des zygotes pour évaluer leur dynamique traductionnelle. Les résultats ont montré que les éléments cis-régulateurs localisés dans les 3’-UTRs contrôlent leur synchronisation traductionnelle et suggèrent une association entre la compétence développementale et la capacité de synthèse de ces protéines. Ceci conduit à l’idée que ces facteurs de transcription cruciaux sont aussi contrôlés au niveau traductionnel chez les embryons précoces. Les connaissances acquises ont joué un rôle essentiel pour définir le contrôle potentiel des molécules maternelles sur les embryons au début de leur développement. Cette étude nous montre aussi une utilisation potentielle de cette information ainsi que les nouveaux défis présents dans le secteur des technologies reproductives.

Development and application of sensitive genome-wide platforms to study the genetic and epigenetic (DNA methylation) makeup of gametes and early bovine embryos

Pour ce projet, nous avons développé une plateforme pour l’analyse pangénomique de la méthylation de l’ADN chez le bovin qui est compatible avec des échantillons de petites tailles. Cet outil est utilisé pour étudier les caractéristiques génétiques et épigénétiques (méthylation de l’ADN) des gamètes soumis aux procédures de procréation médicalement assisitée et des embryons précoces. Dans un premier temps, une plateforme d’analyse de biopuces spécifiques pour l’étude de la méthylation de l’ADN chez l’espèce bovine a été développée. Cette plateforme a ensuite été optimisée pour produire des analyses pangénomiques de méthylation de l’ADN fiables et reproductibles à partir d’échantillons de très petites tailles telle que les embryons précoces (≥ 10 ng d’ADN a été utilisé, ce qui correspond à 10 blastocystes en expansion). En outre, cet outil a permis d’évaluer de façon simultanée la méthylation de l’ADN et le transcriptome dans le même échantillon, fournissant ainsi une image complète des profils génétiques et épigénétiques (méthylation de l’ADN). Comme preuve de concept, les profils comparatifs de méthylation de l’ADN spermatique et de blastocystes bovins ont été analysés au niveau de l’ensemble du génome. Dans un deuxième temps, grâce à cette plateforme, les profils globaux de méthylation de l’ADN de taureaux jumeaux monozygotes (MZ) ont été analysés. Malgré qu’ils sont génétiquement identiques, les taureaux jumeaux MZ ont des descendants avec des performances différentes. Par conséquent, l’hypothèse que le profil de méthylation de l’ADN spermatique de taureaux jumeaux MZ est différent a été émise. Dans notre étude, des différences significatives entre les jumeaux MZ au niveau des caractéristiques de la semence ainsi que de la méthylation de l’ADN ont été trouvées, chacune pouvant contribuer à l’obtention de performances divergentes incongrues des filles engendrées par ces jumeaux MZ. Dans la troisième partie de ce projet, la même plateforme a été utilisée pour découvrir les impacts d’une supplémentation à forte concentration en donneur de méthyle universel sur les embryons précoces bovins. La supplémentation avec de grandes quantités d’acide folique (AF) a été largement utilisée et recommandée chez les femmes enceintes pour sa capacité bien établie à prévenir les malformations du tube neural chez les enfants. Cependant, plus récemment, plusieurs études ont rapporté des effets indésirables de l’AF utilisé à des concentrations élevées, non seulement sur le développement de l’embryon, mais aussi chez les adultes. Au niveau cellulaire, l’AF entre dans le métabolisme monocarboné, la seule voie de production de S-adénosyl méthionine (SAM), un donneur universel de groupements méthyles pour une grande variété de biomolécules, y compris l’ADN. Par conséquent, pour résoudre cette controverse, une forte dose de SAM a été utilisée pour traiter des embryons produits in vitro chez le bovin. Ceci a non seulement permis d’influencer le phénotype des embryons précoces, mais aussi d’avoir un impact sur le transcriptome et le méthylome de l’ADN. En somme, le projet en cours a permis le développement d’une plateforme d’analyse de la méthylation de l’ADN à l’échelle du génome entier chez le bovin à coût raisonnable et facile à utiliser qui est compatible avec les embryons précoces. De plus, puisque c’est l’une des premières études de ce genre en biologie de la reproduction bovine, ce projet avait trois objectifs qui a donné plusieurs nouveaux résultats, incluant les profils comparatifs de méthylation de l’ADN au niveau : i) blastocystes versus spermatozoïdes ; ii) semence de taureaux jumeaux MZ et iii) embryons précoces traités à de fortes doses de SAM versus des embryons précoces non traités.

Data supporting the co-expression of PDHA1 gene and of its paralogue PDHA2 in somatic cells of a family

This article presents a dataset proving the simultaneous presence of a 5′UTR-truncated PDHA1 mRNA and a full-length PDHA2 mRNA in the somatic cells of a PDC-deficient female patient and all members of her immediate family (parents and brother). We have designed a large set of primer pairs in order to perform detailed RT-PCR assays allowing the clear identification of both PDHA1 and PDHA2 mRNA species in somatic cells. In addition, two different experimental approaches were used to elucidate the copy number of PDHA1 gene in the patient and her mother. The interpretation and discussion of these data, along with further extensive experiments concerning the origin of this altered gene expression and its potential therapeutic consequences, can be found in “Complex genetic findings in a female patient with pyruvate dehydrogenase complex deficiency: null mutations in the PDHX gene associated with unusual expression of the testis-specific PDHA2 gene in her somatic cells” (A. Pinheiro, M.J. Silva, C. Florindo, et al., 2016).

Optical micro-tomography “OPenT” allows the study of large toadfish Halobatrachus didactylus embryos and larvae

Batrachoidids, which include midshipman and toadfish are less known among embryologists, but are common in other fields. They are characteristic for their acoustic communication, and develop hearing and sound production while young juveniles. They lay large benthic eggs (>5mm) with a thick chorion and adhesive disk and slow development, which are particularly challenging for studying embryology. Here we took advantage of a classical tissue clearing technique and the OPenT open-source platform for optical tomography imaging, to image a series of embryos and larvae from 3 to 30mm in length, which allowed detailed 3D anatomical reconstructions non-destructively. We documented some of the developmental stages (early and late in development) and the anatomy of the delicate stato-acoustic organs, swimming bladder and associated sonic muscles. Compared to other techniques accessible to developmental biology labs, OPenT provided advantages in terms of image quality, cost of operation and data throughput, allowing identification and quantitative morphometrics of organs in larvae, earlier and with higher accuracy than is possible with other imaging techniques.

Cow, farm, and herd management factors in the dry period associated with raised somatic cell counts in early lactation

This study investigated cow characteristics, farm facilities, and herd management strategies during the dry period to examine their joint influence on somatic cell counts (SCC) in early lactation. Data from 52 commercial dairy farms throughout England and Wales were collected over a 2-yr period. For the purpose of analysis, cows were separated into those housed for the dry period (6,419 cow-dry periods) and those at pasture (7,425 cow-dry periods). Bayesian multilevel models were specified with 2 response variables: ln SCC (continuous) and SCC >199,000 cells/mL (binary), both within 30 d of calving. Cow factors associated with an increased SCC after calving were parity, an SCC >199,000 cells/mL in the 60 d before drying off, increasing milk yield 0 to 30 d before drying off, and reduced DIM after calving at the time of SCC estimation. Herd management factors associated with an increased SCC after calving included procedures at drying off, aspects of bedding management, stocking density, and method of pasture grazing. Posterior predictions were used for model assessment, and these indicated that model fit was generally good. The research demonstrated that specific dry-period management strategies have an important influence on SCC in early lactation.

Juvenile-mature genetic correlations in Pinus taeda clones propagated via somatic embryogenesis.

Objetivou-se com o presente trabalho, estimar a correlação genética entre idades de seleção (juvenil-adulta) e eficiência da seleção precoce para as características altura, diâmetro e volume de indivíduos de famílias de Pinus taeda propagados via embriogênese somática. O estudo foi realizado por meio de análise genético-estatística pelo procedimento de estimação de componentes de variância (Reml) e de predição de valores genéticos (Blup), usando-se o software Selegen-Reml/Blup. As correlações genéticas entre idades juvenis e idade de rotação foram realizadas aplicando o modelo linear desenvolvido por Lambeth (1980). Segundo os resultados do modelo estabelecido, a seleção precoce pode ser realizada em clones de Pinus taeda com alta eficiência de seleção. As idades de 4 a 6 anos são suficientes para selecionar clones de Pinus taeda propagados via embriogênese somática para colheita aos 8 e 12 anos e, as idades de 6 a 10 anos são suficientes para selecionar para colheita aos 20 anos. De acordo com as estimativas de correlação genotípicaa partir dos ambientes, a seleção de clones de Pinus taeda propagados via embriogênese somática deve ser praticada de forma específica para cada ambiente. Pode-se realizar a seleção de clones considerando o diâmetro, visto a alta correlação observada entre volume e diâmetro.

Cryopreservation of Sheep Produced Embryos – Current and Future Perspectives

Due to economical and scientific limitations, sheep embryo reproductive technologies are less commercially applied than in other animal species. However, it is very clear that, in the near future, those techniques are expected to have a central role in animal production as a consequence of genetic and reproductive demands. One drawback is that results obtained after sheep embryo cryopreservation are unattractive for commercial purposes. It is expected that a successful cryopreservation of sheep embryos can push forward all other reproductive biotechnologies in this species, such as multiple ovulation and embryo transfer (MOET), artificial insemination, or in vitro production of embryos. This paper tries to discuss the current and future perspectives of cryopreservation of in vivo- and in vitro-produced sheep embryos concerning advantages and limitations for its practical use and possible solutions for improving methods to allow a higher survival rate of cryopreserved embryos.

Production of bovine embryos and calves cloned by nuclear transfer using mesenchymal stem cells from amniotic fluid and adipose tissue.

2016