Structure-Based Mutational Analysis of eIF4E in Relation to sbm1 Resistance to Pea Seed-Borne Mosaic Virus in Pea

Background: Pea encodes eukaryotic translation initiation factor eIF4E (eIF4E(S)), which supports the multiplication of Pea seed-borne mosaic virus (PSbMV). In common with hosts for other potyviruses, some pea lines contain a recessive allele (sbm1) encoding a mutant eIF4E (eIF4E(R)) that fails to interact functionally with the PSbMV avirulence protein, VPg, giving genetic resistance to infection.

Neuropsychological outcome at adolescence of very preterm birth and its relation to brain structure

Neuropsychological outcome at 14 to 15 years of age of a cohort of 75 participants (39 male, 36 female) born at <33 weeks' gestation was investigated. Research was conducted parallel to a recent MRI study by Stewart and colleagues which reported that 55% of this cohort had evidence of brain abnormality. One aim of the studs was to compare neuropsychological function in those very preterm children with and without MRI abnormality. Compared to a control sample of term adolescents, very preterm participants had impairment only on a measure of word production. On measures of attention, memory, perceptual skill, and visuomotor and executive function, the adolescents born very preterm performed in the normal range, whether or not they had evidence of MRI abnormality. Our findings are encouraging as the neuropsychological consequences of damage to the very preterm brain, still evident on MRI at 14 to 15 years of age, appear to be minor.

Relation entre la structure et la fonction des artères cérébrales dans l’athérosclérose : impact des traitements cardioprotecteurs

Thèse réalisée en cotutelle avec Dre Christine Des Rosiers

La structure de Jordan des matrices de transfert des modèles de boucles et la relation avec les hamiltoniens XXZ

Les modèles sur réseau comme ceux de la percolation, d’Ising et de Potts servent à décrire les transitions de phase en deux dimensions. La recherche de leur solution analytique passe par le calcul de la fonction de partition et la diagonalisation de matrices de transfert. Au point critique, ces modèles statistiques bidimensionnels sont invariants sous les transformations conformes et la construction de théories des champs conformes rationnelles, limites continues des modèles statistiques, permet un calcul de la fonction de partition au point critique. Plusieurs chercheurs pensent cependant que le paradigme des théories des champs conformes rationnelles peut être élargi pour inclure les modèles statistiques avec des matrices de transfert non diagonalisables. Ces modèles seraient alors décrits, dans la limite d’échelle, par des théories des champs logarithmiques et les représentations de l’algèbre de Virasoro intervenant dans la description des observables physiques seraient indécomposables. La matrice de transfert de boucles D_N(λ, u), un élément de l’algèbre de Temperley- Lieb, se manifeste dans les théories physiques à l’aide des représentations de connectivités ρ (link modules). L’espace vectoriel sur lequel agit cette représentation se décompose en secteurs étiquetés par un paramètre physique, le nombre d de défauts. L’action de cette représentation ne peut que diminuer ce nombre ou le laisser constant. La thèse est consacrée à l’identification de la structure de Jordan de D_N(λ, u) dans ces représentations. Le paramètre β = 2 cos λ = −(q + 1/q) fixe la théorie : β = 1 pour la percolation et √2 pour le modèle d’Ising, par exemple. Sur la géométrie du ruban, nous montrons que D_N(λ, u) possède les mêmes blocs de Jordan que F_N, son plus haut coefficient de Fourier. Nous étudions la non diagonalisabilité de F_N à l’aide des divergences de certaines composantes de ses vecteurs propres, qui apparaissent aux valeurs critiques de λ. Nous prouvons dans ρ(D_N(λ, u)) l’existence de cellules de Jordan intersectorielles, de rang 2 et couplant des secteurs d, d′ lorsque certaines contraintes sur λ, d, d′ et N sont satisfaites. Pour le modèle de polymères denses critique (β = 0) sur le ruban, les valeurs propres de ρ(D_N(λ, u)) étaient connues, mais les dégénérescences conjecturées. En construisant un isomorphisme entre les modules de connectivités et un sous-espace des modules de spins du modèle XXZ en q = i, nous prouvons cette conjecture. Nous montrons aussi que la restriction de l’hamiltonien de boucles à un secteur donné est diagonalisable et trouvons la forme de Jordan exacte de l’hamiltonien XX, non triviale pour N pair seulement. Enfin nous étudions la structure de Jordan de la matrice de transfert T_N(λ, ν) pour des conditions aux frontières périodiques. La matrice T_N(λ, ν) a des blocs de Jordan intrasectoriels et intersectoriels lorsque λ = πa/b, et a, b ∈ Z×. L’approche par F_N admet une généralisation qui permet de diagnostiquer des cellules intersectorielles dont le rang excède 2 dans certains cas et peut croître indéfiniment avec N. Pour les blocs de Jordan intrasectoriels, nous montrons que les représentations de connectivités sur le cylindre et celles du modèle XXZ sont isomorphes sauf pour certaines valeurs précises de q et du paramètre de torsion v. En utilisant le comportement de la transformation i_N^d dans un voisinage des valeurs critiques (q_c, v_c), nous construisons explicitement des vecteurs généralisés de Jordan de rang 2 et discutons l’existence de blocs de Jordan intrasectoriels de plus haut rang.

Quantification de la relation séquence-activité de l’ARN par prédiction de structure tridimensionnelle

Dans un premier temps, nous avons modélisé la structure d’une famille d’ARN avec une grammaire de graphes afin d’identifier les séquences qui en font partie. Plusieurs autres méthodes de modélisation ont été développées, telles que des grammaires stochastiques hors-contexte, des modèles de covariance, des profils de structures secondaires et des réseaux de contraintes. Ces méthodes de modélisation se basent sur la structure secondaire classique comparativement à nos grammaires de graphes qui se basent sur les motifs cycliques de nucléotides. Pour exemplifier notre modèle, nous avons utilisé la boucle E du ribosome qui contient le motif Sarcin-Ricin qui a été largement étudié depuis sa découverte par cristallographie aux rayons X au début des années 90. Nous avons construit une grammaire de graphes pour la structure du motif Sarcin-Ricin et avons dérivé toutes les séquences qui peuvent s’y replier. La pertinence biologique de ces séquences a été confirmée par une comparaison des séquences d’un alignement de plus de 800 séquences ribosomiques bactériennes. Cette comparaison a soulevée des alignements alternatifs pour quelques unes des séquences que nous avons supportés par des prédictions de structures secondaires et tertiaires. Les motifs cycliques de nucléotides ont été observés par les membres de notre laboratoire dans l'ARN dont la structure tertiaire a été résolue expérimentalement. Une étude des séquences et des structures tertiaires de chaque cycle composant la structure du Sarcin-Ricin a révélé que l'espace des séquences dépend grandement des interactions entre tous les nucléotides à proximité dans l’espace tridimensionnel, c’est-à-dire pas uniquement entre deux paires de bases adjacentes. Le nombre de séquences générées par la grammaire de graphes est plus petit que ceux des méthodes basées sur la structure secondaire classique. Cela suggère l’importance du contexte pour la relation entre la séquence et la structure, d’où l’utilisation d’une grammaire de graphes contextuelle plus expressive que les grammaires hors-contexte. Les grammaires de graphes que nous avons développées ne tiennent compte que de la structure tertiaire et négligent les interactions de groupes chimiques spécifiques avec des éléments extra-moléculaires, comme d’autres macromolécules ou ligands. Dans un deuxième temps et pour tenir compte de ces interactions, nous avons développé un modèle qui tient compte de la position des groupes chimiques à la surface des structures tertiaires. L’hypothèse étant que les groupes chimiques à des positions conservées dans des séquences prédéterminées actives, qui sont déplacés dans des séquences inactives pour une fonction précise, ont de plus grandes chances d’être impliqués dans des interactions avec des facteurs. En poursuivant avec l’exemple de la boucle E, nous avons cherché les groupes de cette boucle qui pourraient être impliqués dans des interactions avec des facteurs d'élongation. Une fois les groupes identifiés, on peut prédire par modélisation tridimensionnelle les séquences qui positionnent correctement ces groupes dans leurs structures tertiaires. Il existe quelques modèles pour adresser ce problème, telles que des descripteurs de molécules, des matrices d’adjacences de nucléotides et ceux basé sur la thermodynamique. Cependant, tous ces modèles utilisent une représentation trop simplifiée de la structure d’ARN, ce qui limite leur applicabilité. Nous avons appliqué notre modèle sur les structures tertiaires d’un ensemble de variants d’une séquence d’une instance du Sarcin-Ricin d’un ribosome bactérien. L’équipe de Wool à l’université de Chicago a déjà étudié cette instance expérimentalement en testant la viabilité de 12 variants. Ils ont déterminé 4 variants viables et 8 létaux. Nous avons utilisé cet ensemble de 12 séquences pour l’entraînement de notre modèle et nous avons déterminé un ensemble de propriétés essentielles à leur fonction biologique. Pour chaque variant de l’ensemble d’entraînement nous avons construit des modèles de structures tertiaires. Nous avons ensuite mesuré les charges partielles des atomes exposés sur la surface et encodé cette information dans des vecteurs. Nous avons utilisé l’analyse des composantes principales pour transformer les vecteurs en un ensemble de variables non corrélées, qu’on appelle les composantes principales. En utilisant la distance Euclidienne pondérée et l’algorithme du plus proche voisin, nous avons appliqué la technique du « Leave-One-Out Cross-Validation » pour choisir les meilleurs paramètres pour prédire l’activité d’une nouvelle séquence en la faisant correspondre à ces composantes principales. Finalement, nous avons confirmé le pouvoir prédictif du modèle à l’aide d’un nouvel ensemble de 8 variants dont la viabilité à été vérifiée expérimentalement dans notre laboratoire. En conclusion, les grammaires de graphes permettent de modéliser la relation entre la séquence et la structure d’un élément structural d’ARN, comme la boucle E contenant le motif Sarcin-Ricin du ribosome. Les applications vont de la correction à l’aide à l'alignement de séquences jusqu’au design de séquences ayant une structure prédéterminée. Nous avons également développé un modèle pour tenir compte des interactions spécifiques liées à une fonction biologique donnée, soit avec des facteurs environnants. Notre modèle est basé sur la conservation de l'exposition des groupes chimiques qui sont impliqués dans ces interactions. Ce modèle nous a permis de prédire l’activité biologique d’un ensemble de variants de la boucle E du ribosome qui se lie à des facteurs d'élongation.

Étude in vivo de la relation entre la structure et la fonction de la boucle variable de l'ARN de transfert de la sélénocystéine d'E. coli

La sélénocystéine est le 21e acide aminé encodé génétiquement et on la retrouve à travers les trois domaines de la vie. Elle est synthétisée sur l'ARNtSec par un processus unique. L'ARNtSec se distingue également au niveau structural. La tige acceptrice possède 8 (procaryotes) et 9 (eucaryotes) paires de bases, contrairement aux ARNt canoniques qui ont invariablement 7 paires de bases dans la tige acceptrice. De plus, la tige D a 2 paires de bases additionnelles qui remplacent les interactions tertiaires universelles 8-14, 15-48 qui sont absentes chez l'ARNtSec. D'autre part, la longueur de la boucle variable de l'ARNtSec est plus longue que la majorité des ARNt de type II. Dans ce mémoire, on se concentre sur la région de la boucle variable de l'ARNtSec . La recherche consiste à distinguer les paires de bases de la boucle variable qui sont essentielles à la biosynthèse et l’insertion de la sélénocystéine. De plus, on regarde si la paire de base additionnelle de la tige acceptrice de l'ARNtSec (procaryote) est essentielle pour l'insertion de la sélénocystéine. Pour répondre à ces questions, on a utilisé l'approche expérimentale Évolution Instantanée qui consiste au criblage in vivo d'ARNtSec fonctionnels chez E. coli. Dans ce travail, on montre que l'insertion de la sélénocystéine ne nécessite pas une spécificité de la longueur ou de la séquence de l'ARNtSec. On montre aussi que ni la longueur de la tige acceptrice ou du domaine tige acceptrice/tige T n'est essentielle pour avoir un ARNtSec fonctionnel.

The changing structure of diets in the European Union in relation to healthy eating guidelines

Objective: Our objective in this paper is to assess diets in the European Union (EU) in relation to the recommendations of the recent World Health Organization/Food and Agriculture Organization expert consultation and to show how diets have changed between 1961 and 2001. Data and methods: Computations make use of FAOSTAT data on food availability at country level linked to a food composition database to convert foods to nutrients. We further explore the growing similarity of diets in the EU by making use of a consumption similarity index. The index provides a single number measure of dietary overlap between countries. Results: The data confirm the excessive consumption by almost all countries of saturated fats, cholesterol and sugars, and the convergence of nutrient intakes across the EU. Whereas in 1961 diets in several European countries were more similar to US diets than to those of other European countries, this is no longer the case; moreover, while EU diets have become more homogeneous, the EU as a whole and the USA have become less similar over time. Conclusions: Although the dominant cause of greater similarity in EU diets over the period studied is increased intakes in Mediterranean countries of saturated fats, cholesterol and sugar, also important are reductions in saturated fat and sugar in some Northern European countries. This suggests that healthy eating messages are finally having an impact on diets; a distinctly European diet may also be emerging.

Macrophyte community structure and species occurrence in relation to environmental determinants in the ephemeral aquatic habitats of Gavdos, Greece

The aims of this study were to explore the environmental factors that determine the distribution of plant communities in temporary rock pools and provide a quantitative analysis of vegetation-environment relationships for five study sites on the island of Gavdos, southwest of Crete, Greece. Data from 99 rock pools were collected and analysed using Two-Way Indicator Species Analysis (TWINSPAN), Detrended Correspondence Analysis (DCA) and Canonical Correspondence Analysis (CCA) to identify the principal communities and environmental gradients that are linked to community distribution. A total of 46 species belonging to 21 families were recorded within the study area. The dominant families were Labiatae, Gramineae and Compositae while therophytes and chamaephytes were the most frequent life forms. The samples were classified into six community types using TWINSPAN, which were also corroborated by CCA analysis. The principal gradients for vegetation distribution, identified by CCA, were associated with water storage and water retention ability, as expressed by pool perimeter and water depth. Generalised Additive Models (GAMs) were employed to identify responses of four dominant rock pool species to water depth. The resulting species response curves showed niche differentiation in the cases of Callitriche pulchra and Tillaea vaillantii and revealed competition between Zannichellia pedunculata and Chara vulgaris. The use of classification in combination with ordination techniques resulted in a good discrimination between plant communities. Generalised Additive Models are a powerful tool in investigating species response curves to environmental gradients. The methodology adopted can be employed for improving baseline information on plant community ecology and distribution in Mediterranean ephemeral pools.

Arthropod diversity and community structure in relation to land use in the mekong delta, vietnam

Declining biodiversity in agro-ecosystems, caused by intensification of production or expansion of monocultures, is associated with the emergence of agricultural pests. Understanding how land-use and management control crop-associated biodiversity is, therefore, one of the key steps towards the prediction and maintenance of natural pest-control. Here we report on relationships between land-use variables and arthropod community attributes (for example, species diversity, abundance and guild structure) across a diversification gradient in a rice-dominated landscape in the Mekong delta, Vietnam. We show that rice habitats contained the most diverse arthropod communities, compared with other uncultivated and cultivated land-use types. In addition, arthropod species density and Simpson's diversity in flower, vegetable and fruit habitats was positively related to rice cover in the local landscape. However, across the landscape as a whole, reduction in heterogeneity and the amount of uncultivated cover was associated, generally, with a loss of diversity. Furthermore, arthropod species density in tillering and flowering stages of rice was positively related to crop and vegetation richness, respectively, in the local landscape. Differential effects on feeding guilds were also observed in rice-associated communities with the proportional abundance of predators increasing and the proportional abundance of detritivores decreasing with increased landscape rice cover. Thus, we identify a range of rather complex, sometimes contradictory patterns concerning the impact of rice cover and landscape heterogeneity on arthropod community attributes. Importantly, we conclude that that land-use change associated with expansion of monoculture rice need not automatically impact diversity and functioning of the arthropod community.

The relation between content and structure in language production: an analysis of speech errors in semantic dementia

In order to explore the impact of a degraded semantic system on the structure of language production, we analysed transcripts from autobiographical memory interviews to identify naturally-occurring speech errors by eight patients with semantic dementia (SD) and eight age-matched normal speakers. Relative to controls, patients were significantly more likely to (a) substitute and omit open class words, (b) substitute (but not omit) closed class words, (c) substitute incorrect complex morphological forms and (d) produce semantically and/or syntactically anomalous sentences. Phonological errors were scarce in both groups. The study confirms previous evidence of SD patients’ problems with open class content words which are replaced by higher frequency, less specific terms. It presents the first evidence that SD patients have problems with closed class items and make syntactic as well as semantic speech errors, although these grammatical abnormalities are mostly subtle rather than gross. The results can be explained by the semantic deficit which disrupts the representation of a pre-verbal message, lexical retrieval and the early stages of grammatical encoding.

Bulliform cells in Loudetiopsis chrysothrix (Nees) Conert and Tristachya leiostachya Nees (Poaceae): structure in relation to function

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

Soil profile, relief features and their relation to structure and distribution of Brazilian Atlantic rain forest trees

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