Establishment of models to study mouse and human retinogenesis "in vitro" : isolation and characterization of retinal stem cells

SUMMARY IN FRENCH Les cellules souches sont des cellules indifférenciées capables a) de proliférer, b) de s'auto¬renouveller, c) de produire des cellules différenciées, postmitotiques et fonctionnelles (multipotencialité), et d) de régénérer le tissu après des lésions. Par exemple, les cellules de souches hematopoiétiques, situées dans la moelle osseuse, peuvent s'amplifier, se diviser et produire diverses cellules différenciées au cours de la vie, les cellules souches restant dans la moelle osseuse et consentant leur propriété. Les cellules souches intestinales, situées dans la crypte des microvillosités peuvent également régénérer tout l'intestin au cours de la vie. La rétine se compose de six classes de neurones et d'un type de cellule gliale. Tous ces types de cellules sont produits par un progéniteur rétinien. Le pic de production des photorécepteurs se situe autour des premiers jours postnatals chez la souris. A cette période la rétine contient les cellules hautement prolifératives. Dans cette étude, nous avons voulu analyser le phénotype de ces cellules et leur potentiel en tant que cellules souches ou progénitrices. Nous nous sommes également concentrés sur l'effet de certains facteurs épigéniques sur leur destin cellulaire. Nous avons observé que toutes les cellules prolifératives isolées à partir de neurorétines postnatales de souris expriment le marqueur de glie radiaire RC2, ainsi que des facteurs de transcription habituellement trouvés dans la glie radiaire (Mash1, Pax6), et répondent aux critères des cellules souches : une capacité élevée d'expansion, un état indifférencié, la multipotencialité (démontrée par analyse clonale). Nous avons étudié la différentiation des cellules dans différents milieux de culture. En l'absence de sérum, l'EGF induit l'expression de la β-tubulin-III, un marqueur neuronal, et l'acquisition d'une morphologie neuronale, ceci dans 15% des cellules présentes. Nous avons également analysé la prolifération de cellules. Seulement 20% des cellules incorporent le bromodéoxyuridine (BrdU) qui est un marqueur de division cellulaire. Ceci démontre que l'EGF induit la formation des neurones sans une progression massive du cycle cellulaire. Par ailleurs, une stimulation de 2h d'EGF est suffisante pour induire la différentiation neuronale. Certains des neurones formés sont des cellules ganglionnaires rétiniennes (GR), comme l'indique l'expression de marqueurs de cellules ganglionnaires (Ath5, Brn3b et mélanopsine), et dans de rare cas d'autres neurones rétiniens ont été observés (photorécepteurs (PR) et cellules bipolaires). Nous avons confirmé que les cellules souches rétiniennes tardives n'étaient pas restreintes au cours du temps et qu'elles conservent leur multipotencialité en étant capables de générer des neurones dits précoces (GR) ou tardifs (PR). Nos résultats prouvent que l'EGF est non seulement un facteur contrôlant le développement glial, comme précédemment démontré, mais également un facteur efficace de différentiation pour les neurones rétiniens, du moins in vitro. D'autre part, nous avons voulu établir si l'oeil adulte humain contient des cellules souches rétiniennes (CSRs). L'oeil de certains poissons ou amphibiens continue de croître pendant l'âge adulte du fait de l'activité persistante des cellules souches rétiniennes. Chez les poissons, le CSRs se situe dans la marge ciliaire (CM) à la périphérie de la rétine. Bien que l'oeil des mammifères ne se développe plus pendant la vie d'adulte, plusieurs groupes ont prouvé que l'oeil de mammifères adultes contient des cellules souches rétiniennes également dans la marge ciliaire plus précisément dans l'épithélium pigmenté et non dans la neurorétine. Ces CSRs répondent à certains critères des cellules souches. Nous avons identifié et caractérisé les cellules souches rétiniennes résidant dans l'oeil adulte humain. Nous avons prouvé qu'elles partagent les mêmes propriétés que leurs homologues chez les rongeurs c.-à-d. auto-renouvellement, amplification, et différenciation en neurones rétiniens in vitro et in vivo (démontré par immunocoloration et microarray). D'autre part, ces cellules peuvent être considérablement amplifiées, tout en conservant leur potentiel de cellules souches, comme indiqué par l'analyse de leur profil d'expression génique (microarray). Elles expriment également des gènes communs à diverses cellules souches: nucleostemin, nestin, Brni1, Notch2, ABCG2, c-kit et son ligand, aussi bien que cyclin D3 qui agit en aval de c-kit. Nous avons pu montré que Bmi1et Oct4 sont nécessaires pour la prolifération des CSRs confortant leur propriété de cellules souches. Nos données indiquent que la neurorétine postnatale chez la souris et l'épithélium pigmenté de la marge ciliaire chez l'humain adulte contiennent les cellules souches rétiniennes. En outre, nous avons développé un système qui permet d'amplifier et de cultiver facilement les CSRs. Ce modèle permet de disséquer les mécanismes impliqués lors de la retinogenèse. Par exemple, ce système peut être employé pour l'étude des substances ou des facteurs impliqués, par exemple, dans la survie ou dans la génération des cellules rétiniennes. Il peut également aider à disséquer la fonction de gènes ou les facteurs impliqués dans la restriction ou la spécification du destin cellulaire. En outre, dans les pays occidentaux, la rétinite pigmentaire (RP) touche 1 individu sur 3500 et la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) affecte 1 % à 3% de la population âgée de plus de 60 ans. La génération in vitro de cellules rétiniennes est aussi un outil prometteur pour fournir une source illimitée de cellules pour l'étude de transplantation cellulaire pour la rétine. SUMMARY IN ENGLISH Stem cells are defined as undifferentiated cells capable of a) proliferation, b) self maintenance (self-renewability), c) production of many differentiated functional postmitotic cells (multipotency), and d) regenerating tissue after injury. For instance, hematopoietic stem cells, located in bone marrow, can expand, divide and generate differentiated cells into the diverse lineages throughout life, the stem cells conserving their status. In the villi crypt, the intestinal stem cells are also able to regenerate the intestine during their life time. The retina is composed of six classes of neurons and one glial cell. All these cell types are produced by the retinal progenitor cell. The peak of photoreceptor production is reached around the first postnatal days in rodents. Thus, at this stage the retina contains highly proliferative cells. In our research, we analyzed the phenotype of these cells and their potential as possible progenitor or stem cells. We also focused on the effect of epigenic factor(s) and cell fate determination. All the proliferating cells isolated from mice postnatal neuroretina harbored the radial glia marker RC2, expressed transcription factors usually found in radial glia (Mash 1, Pax6), and met the criteria of stem cells: high capacity of expansion, maintenance of an undifferentiated state, and multipotency demonstrated by clonal analysis. We analyzed the differentiation seven days after the transfer of the cells in different culture media. In the absence of serum, EGF led to the expression of the neuronal marker β-tubulin-III, and the acquisition of neuronal morphology in 15% of the cells. Analysis of cell proliferation by bromodeoxyuridine incorporation revealed that EGF mainly induced the formation of neurons without stimulating massively cell cycle progression. Moreover, a pulse of 2h EGF stimulation was sufficient to induce neuronal differentiation. Some neurons were committed to the retinal ganglion cell (RGC) phenotype, as revealed by the expression of retinal ganglion markers (Ath5, Brn3b and melanopsin), and in few cases to other retinal phenotypes (photoreceptors (PRs) and bipolar cells). We confirmed that the late RSCs were not restricted over-time and conserved multipotentcy characteristics by generating retinal phenotypes that usually appear at early (RGC) or late (PRs) developmental stages. Our results show that EGF is not only a factor controlling glial development, as previously shown, but also a potent differentiation factor for retinal neurons, at least in vitro. On the other hand, we wanted to find out if the adult human eye contains retina stem cells. The eye of some fishes and amphibians continues to grow during adulthood due to the persistent activity of retinal stem cells (RSCs). In fish, the RSCs are located in the ciliary margin zone (CMZ) at the periphery of the retina. Although, the adult mammalian eye does not grow during adult life, several groups have shown that the adult mouse eye contains retinal stem cells in the homologous zone (i.e. the ciliary margin), in the pigmented epithelium and not in the neuroretina. These RSCs meet some criteria of stem cells. We identified and characterized the human retinal stem cells. We showed that they posses the same features as their rodent counterpart i.e. they self-renew, expand and differentiate into retinal neurons in vitro and in vivo (indicated by immunostaining and microarray analysis). Moreover, they can be greatly expanded while conserving their sternness potential as revealed by the gene expression profile analysis (microarray approach). They also expressed genes common to various stem cells: nucleostemin, nestin, Bmil , Notch2, ABCG2, c-kit and its ligand, as well as cyclin D3 which acts downstream of c-kit. Furthermore, Bmil and Oct-4 were required for RSC proliferation reinforcing their stem cell identity. Our data indicate that the mice postnatal neuroretina and the adult pigmented epithelium of adult human ciliary margin contain retinal stem cells. We developed a system to easily expand and culture RSCs that can be used to investigate the retinogenesis. For example, it can help to screen drugs or factors involved, for instance, in the survival or generation of retinal cells. This could help to dissect genes or factors involved in the restriction or specification of retinal cell fate. In Western countries, retinitis pigmentosa (RP) affects 1 out of 3'500 individuals and age-related macula degeneration (AMD) strikes 1 % to 3% of the population over 60. In vitro generation of retinal cells is thus a promising tool to provide an unlimited cell source for cellular transplantation studies in the retina.

Les Chalcidiens (Hymenoptera, Chalcidoidea) associés au genre Ficus spp. (Moracee) du Sénégal : répartition, abondance et diversité

Cette étude est la première portant sur la biodiversité écologique des Chalcidiens associés au genre Ficus au Sénégal. Sur les 26 espèces de figuiers signalées au Sénégal, 11 ont été trouvées. Chaque espèce de Ficus possède une microfaune Chalcidienne caractéristique. La comparaison des niveaux d'infestation révèle une différence très significative entre espèces de Ficus (P<0.0001). Les figues de F.sycomorus du domaine Nord-Soudanien sont, en valeurs absolues, plus infestées que celles des domaines Sud-Soudanien et Soudanien Atlantique. Les tests statistiques révèlent une différence d'infestation non significative des figues de F.sycomorus entre les 3 domaines (P>0.05). Cependant, entre le domaine Nord-Soudanien et le domaine Soudanien Atlantique, cette différence est significative (P=0.0091).

Juvenile antioxidant treatment prevents adult deficits in a developmental model of schizophrenia.

Abnormal development can lead to deficits in adult brain function, a trajectory likely underlying adolescent-onset psychiatric conditions such as schizophrenia. Developmental manipulations yielding adult deficits in rodents provide an opportunity to explore mechanisms involved in a delayed emergence of anomalies driven by developmental alterations. Here we assessed whether oxidative stress during presymptomatic stages causes adult anomalies in rats with a neonatal ventral hippocampal lesion, a developmental rodent model useful for schizophrenia research. Juvenile and adolescent treatment with the antioxidant N-acetyl cysteine prevented the reduction of prefrontal parvalbumin interneuron activity observed in this model, as well as electrophysiological and behavioral deficits relevant to schizophrenia. Adolescent treatment with the glutathione peroxidase mimic ebselen also reversed behavioral deficits in this animal model. These findings suggest that presymptomatic oxidative stress yields abnormal adult brain function in a developmentally compromised brain, and highlight redox modulation as a potential target for early intervention.

Discovery of novel arenavirus receptors and entry factors

Arenaviruses are enveloped negative-strand RNA viruses that contain a bi-segmented genome. They are rodent-borne pathogens endemic to the Americas and Africa, with the exception of lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) that is world-wide distributed. The arenaviruses include numerous important human pathogens including the Old World arenavirus Lassa virus (LASV), the causative agent of a severe viral hemorrhagic fever in humans with several hundred thousand infections per year in Africa and thousands of deaths. Viruses are obligatory intracellular parasites, strictly depending on cellular processes and factors to complete their replication cycle. The binding of a virus to target cells is the first step of every viral infection, and is mainly mediated by viral proteins that can directly engage cellular receptors, providing a key determinant for viral tropism. This early step of infection represents a promising target to block the pathogen before it can take control over the host cell. Old World arenaviruses, such as LASV and LCMV, bind to host cells via attachment to their main receptor, dystroglycan (DG), an ubiquitous receptor for extracellular matrix proteins. The engagement of DG by LASV results in a fast internalization and transfer the virus to late endosomal compartment suggesting that the virus binding to DG causes marked changes in the dynamics of the receptor. These events could result in the clustering of the receptor and subsequent induction of signaling that could be modulated by the virus. Recently, numerous findings also suggest the presence of alternative receptor(s) for LASV in absence of the main DG receptor. In my first project, I was interested to investigate the effects of virus-receptor binding on the tyrosine phosphorylation of the cytoplasmic domain of DG and to test if this post-translational modification was crucial for the internalization of the LASV-receptor complex. We found that engagement of cellular DG by a recombinant LCMV expressing the envelope GP of LASV in human epithelial cells induced tyrosine phosphorylation of the cytoplasmic domain of DG. LASV GP binding to DG further resulted in dissociation of the adapter protein utrophin from virus-bound DG. Virus-induced dissociation of utrophin and consequent virus internalization were affected by the broadly specific tyrosine kinase inhibitor genistein. We speculate that the detachment of virus- bound DG from the actin-based cytoskeleton following DG phosphorylation may facilitate subsequent endocytosis of the virus-receptor complex. In the second project, I was interested to characterize the newly indentified LASV alternative receptor Axl in the context of productive arenavirus infection. In a first step, we demonstrated that Axl supports productive infection by rLCMV-LASVGP in a DG-independent manner. In line with previous studies, cell entry of rLCMV-LASVGP via Axl was less efficient when compared to functional DG. Interestingly, Axl-mediated infection showed rapid kinetics similar to DG-dependent entry. Using a panel of inhibitors, we found that Axl-mediated cell entry of rLCMV-LASVGP involved a clathrin-independent pathway that critically depended on actin and dynamin and was sensitive to EIPA but not to PAK inhibitors, compatible with a macropinocytosis-like mechanism of entry. In a next step, we aimed to investigate the molecular mechanism by which rLCMV-LASVGP recognizes Axl. Phosphatidylserine (PS) is the natural ligand of Axl via the adaptor protein Gas6. We detected the presence of PS in the envelope of Old World arenaviruses, suggesting that PS could mediate Axl-virus binding, in a mechanism of apoptotic mimicry already described for other viruses. Whether envelope PS and/or the GP of LASV plays any role in virus entry via Axl is still an open question. The molecular mechanisms underlying host cell-virus interaction are of particular interest to answer basic scientific questions as well as to apply key findings to translational research. Understanding pathogen induced-signaling and its link to invasion of the host cell is of great importance to develop drugs for therapeutic intervention against highly pathogenic viruses like LASV. - Les Arenavirus sont des virus enveloppés à ARN négatifs organisés sous forme de génome bisegmenté. Ils sont véhiculés par les rongeurs et se retrouvent de manière endémique aux Amériques et en Afrique avec l'exception du virus de la chorioméningite lymphocytaire (LCMV) qui lui est distribué mondialement. De nombreux pathogènes humains font parti de la famille des Arenavirus dont le virus de l'Ancien Monde Lassa (LASV), un agent responsable de fièvres hémorragiques sévères chez les humains. Le virus de Lassa cause plusieurs centaines de milliers d'infections par année en Afrique ainsi que des milliers de morts. De manière générale, les virus sont des parasites intracellulaires obligatoires qui dépendent strictement de processus et facteurs cellulaires pour clore leur cycle de réplication. L'attachement d'un virus à sa cellule cible représente la première étape de chaque infection virale et est principalement dirigée par des protéines virales qui interagissent directement avec leur récepteurs cellulaires respectifs fournissant ainsi un indicateur déterminant pour le tropisme d'un virus. Cette première étape de l'infection représente aussi une cible prometteuse pour bloquer le pathogène avant qu'il ne puisse prendre le contrôle de la cellule. Les Arenavirus de l'Ancien Monde comme LASV et LCMV s'attachent à la cellule hôte en se liant à leur récepteur principal, le dystroglycan (DG), un récepteur ubiquitaire pour les protéines de la matrice extracellulaire. La liaison du DG par LASV résulte en une rapide internalisation transférant le virus aux endosomes tardifs suggérant ainsi que l'attachement du virus au DG peut provoquer des changements marqués dans la dynamique moléculaire du récepteur. Ces événements sont susceptibles d'induire un regroupement du récepteur à la surface cellulaire, ainsi qu'une induction subséquente qui pourrait être, par la suite, modulée par le virus. Récemment, plusieurs découvertes suggèrent aussi la présence d'un récepteur alternatif pour LASV en l'absence du récepteur principal, le DG. Concernant mon premier projet, j'étais intéressée à étudier les effets de la liaison virus- récepteur sur la phosphorylation des acides aminés tyrosines se trouvant dans la partie cytoplasmique du DG, le but étant de tester si cette modification post-translationnelle était cruciale pour Γ internalisation du complexe LASV-DG récepteur. Nous avons découvert que l'engagement du récepteur DG par le virus recombinant LCMV, exprimant la glycoprotéine de LASV, dans des cellules épithéliales humaines induit une phosphorylation de résidu(s) tyrosine se situant dans le domaine cytoplasmique du DG. La liaison de la glycoprotéine de LASV au DG induit par la suite la dissociation de la protéine adaptatrice utrophine du complexe virus-DG récepteur. Nous avons observé que cette dissociation de l'utrophine, induite par le virus, ainsi que son internalisation, sont affectées par l'inhibiteur à large spectre des tyrosines kinases, la génistéine. Nous avons donc supposé que le détachement du virus, lié au récepteur DG, du cytosquelette d'actine suite à la phosphorylation du DG faciliterait l'endocytose subséquente du complexe virus-récepteur. Dans le second projet, j'étais intéressée à caractériser le récepteur alternatif Axl qui a été récemment identifié dans le contexte de l'infection productive des Arenavirus. Dans un premier temps, nous avons démontré que le récepteur alternatif Axl permet l'infection des cellules par le virus LCMV recombinant LASV indépendamment du récepteur DG. Conformément aux études publiées précédemment, nous avons pu observer que l'entrée du virus recombinant LASV via Axl est moins efficace que via le récepteur principal DG. De façon intéressante, nous avons aussi remarqué que l'infection autorisée par Axl manifeste une cinétique virale d'entrée similaire à celle observée avec le récepteur DG. Utilisant un éventail de différents inhibiteurs, nous avons trouvé que l'entrée du virus recombinant rLCMV-LASVGP via Axl implique une voie d'entrée indépendante de la clathrine et dépendant de manière critique de l'actine et de la dynamine. Cette nouvelle voie d'entrée est aussi sensible à l'EIPA contrairement aux inhibiteurs PAK indiquant un mécanisme d'entrée compatible avec un mécanisme de macropinocytose. L'étape suivante du projet a été d'investiguer le mécanisme moléculaire par lequel le virus recombinant rLCMV-LASVGP reconnaît le récepteur alternatif Axl. La phosphatidylsérine (PS) se trouve être un ligand naturel pour Axl via la protéine adaptatrice Gas6. Nous avons détecté la présence de PS dans l'enveloppe des Arenavirus du Vieux Monde suggérant que la PS pourrait médier la liaison du virus à Axl dans un mécanisme de mimétisme apoptotique déjà observé et décrit pour d'autres virus. Cependant, il reste encore à déterminer qui de la PS ou de la glycoprotéine de l'enveloppe virale intervient dans le processus d'entrée de LASV via le récepteur alternatif Axl. Les mécanismes moléculaires à la base de l'interaction entre virus et cellule hôte sont d'intérêts particuliers pour répondre aux questions scientifiques de base ainsi que dans l'application de découvertes clés pour la recherche translationnelle. La compréhension de la signalisation induite par les pathogènes ainsi que son lien à l'invasion de la cellule hôte est d'une importance considérable pour le développement de drogues pour l'intervention thérapeutique contre les virus hautement pathogènes comme LASV.

Consequences of modified lipid and glucose metabolism on peripheral nervous system structure and function

284 million people worldwide suffered from type 2 diabetes mellitus (T2DM) in 2010, which will, in approximately half of them, lead to the development of diabetic peripheral neuropathy (DPN). Although DPN is the most common complication of diabetes mellitus and the leading cause of non-traumatic amputations its pathophysiology is still poorly understood. To get more insight into the molecular mechanism underlying DPN in T2DM, I used a rodent model of T2DM, the db/db mice.¦ln vivo electrophysiological recordings of diabetic animals indicated that in addition to reduced nerve conduction velocity db/db mice also present increased nerve excitability. Further ex vivo evaluation of the electrophysiological properties of db/db nerves clearly established a presence of the peripheral nerve hyperexcitability (PNH) phenotype in diabetic animals. Using pharmacological inhibitors we demonstrated that PNH is mostly mediated by the decreased activity of Kv1 channels. ln agreement with these data 1 observed that the diabetic condition led to a reduced presence of the Kv1.2 subunits in juxtaparanodal regions of db/db peripheral nerves whereas its mANA and protein expression levels were not affected. Lmportantly, I confirmed a loss of juxtaparanodal Kv1.2 subunits in nerve biopsies from type 2 diabetic patients. Together these observations indicate that the type 2 diabetic condition leads to potassium-channel mediated changes of nerve excitability thus identifying them as potential drug targets to treat sorne of the DPN related symptoms.¦Schwann cells ensheath and isolate peripheral axons by the production of myelin, which consists of lipids and proteins in a ratio of 2:1. Peripheral myelin protein 2 (= P2, Pmp2 or FABP8) was originally described as one of the most abundant myelin proteins in the peripheral nervous system. P2, which is a member of the fatty acid binding protein (FABP) family, is a 14.8 kDa cytosolic protein expressed on the cytoplasmic side of compact myelin membranes. As indicated by their name, the principal role of FABPs is thought to be the binding and transport of fatty acids.¦To study its role in myelinating glial cells I have recently generated a complete P2 knockout mouse model (P2-/-). I confirmed the loss of P2 in the sciatic nerve of P2-/- mice at the mRNA and protein level. Electrophysiological analysis of the adult (P56) mutant mice revealed a mild but significant reduction in the motor nerve conduction velocity. lnterestingly, this functional change was not accompanied by any detectable alterations in general myelin structure. However, I have observed significant alterations in the mRNA expression level of other FABPs, predominantly FABP9, in the PNS of P2-/- mice as compared to age-matched P2+/+ mice indicating a role of P2 in the glial myelin lipid metabolism.¦Le diabète de type 2 touche 284 million de personnes dans le monde en 2010 et son évolution conduit dans la moitié des cas à une neuropathie périphérique diabétique. Bien que la neuropathie périphérique soit la complication la plus courante du diabète pouvant conduire jusqu'à l'amputation, sa physiopathologie est aujourd'hui encore mal comprise. Dans le but d'améliorer les connaissances moléculaires expliquant les mécanismes de la neuropathie liée au diabète de type 2, j'ai utilisé un modèle murin du diabète de type 2, les souris db/db.¦ln vivo, les enregistrements éléctrophysiologiques des animaux diabétiques montrent qu'en plus d'une diminution de la vitesse de conduction nerveuse, les souris db/db présentent également une augmentation de l'excitabilité nerveuse. Des mesures menées Ex­ vivo ont montré l'existence d'un phénotype d'hyperexcitabilité sur les nerfs périphériques isolés d'animaux diabétiques. Grâce à l'utilisation d'inhibiteurs pharmacologiques, nous avons pu démontrer que l'hyperexcitabilité démontrée était due à une réduction d'activité des canaux Kv1. En accord avec ces données, j'ai observé qu'une situation de diabète conduisait à une diminution des canaux Kv1.2 aux régions juxta-paranodales des nerfs périphériques db/db, alors que l'expression du transcrit et de la protéine restait stable. J'ai également confirmé l'absence de canaux Kv1.2 aux juxta-paranoeuds de biopsies de nerfs de patients diabétiques. L'ensemble de ces observations montrent que les nerfs périphériques chez les patients atteints de diabète de type 2 est due à une diminution des canaux potassiques rapides juxtaparanodaux les identifiant ainsi comme des cibles thérapeutiques potentielles.¦Les cellules de Schwann enveloppent et isolent les axones périphériques d'une membrane spécialisée, la myéline, composée de deux fois plus de lipides que de protéines. La protéine P2 (Pmp2 "peripheral myelin protein 2" ou FABP8 "fatty acid binding protein") est l'une des protéines les plus abondantes au système nerveux périphérique. P2 appartient à la famille de protéines FABP liant et transportant les acides gras et est une protéine cytosolique de 14,8 kDa exprimée du côté cytoplasmique de la myéline compacte.¦Afin d'étudier le rôle de P2 dans les cellules de Schwann myélinisantes, j'ai généré une souris knockout (P2-/-). Après avoir validé l'absence de transcrit et de protéine P2 dans les nerfs sciatiques P2-/-, des mesures électrophysiologiques ont montré une réduction modérée mais significative de la vitesse de conduction du nerf moteur périphérique. Il est important de noter que ces changements fonctionnels n'ont pas pu être associés à quelconque changement dans la structure de la myéline. Cependant, j'ai observé dans les nerfs périphériques P2-/-, une altération significative du niveau d'expression d'ARNm d'autres FABPs et en particulier FABP9. Ce dernier résultat démontre l'importance du rôle de la protéine P2 dans le métabolisme lipidique de la myéline.

Regulation of 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 by microRNA.

The enzyme 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 (11β-HSD2) is selectively expressed in aldosterone target tissues, conferring aldosterone selectivity for the mineralocorticoid receptor. A diminished activity causes salt-sensitive hypertension. The mechanism of the variable and distinct 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 gene (HSD11B2) expression in the cortical collecting duct is poorly understood. Here, we analyzed for the first time whether the 11β-HSD2 expression is modulated by microRNAs (miRNAs). In silico analysis revealed 53 and 27 miRNAs with potential binding sites on human or rat HSD11B2 3'-untranslated region. A reporter assay demonstrated 3'-untranslated region-dependent regulation of human and rodent HSD11B2. miRNAs were profiled from cortical collecting ducts and proximal convoluted tubules. Bioinformatic analyses showed a distinct clustering for cortical collecting ducts and proximal convoluted tubules with 53 of 375 miRNAs, where 13 were predicted to bind to the rat HSD11B2 3'-untranslated region. To gain insight into potentially relevant miRNAs in vivo, we investigated 2 models with differential 11β-HSD2 activity linked with salt-sensitive hypertension. (1) Comparing Sprague-Dawley with low and Wistar rats with high 11β-HSD2 activity revealed rno-miR-20a-5p, rno-miR-19b-3p, and rno-miR-190a-5p to be differentially expressed. (2) Uninephrectomy lowered 11β-HSD2 activity in the residual kidney with differentially expressed rno-miR-19b-3p, rno-miR-29b-3p, and rno-miR-26-5p. In conclusion, miRNA-dependent mechanisms seem to modulate 11β-HSD2 dosage in health and disease states.

Nedd4-2 ubiquitin ligase: a contributor to experimental neuropathic pain?

Background: Neuropathic pain is associated with altered expression of voltage-gated sodium channels (VGSCs) leading to peripheral nerve hyperexcitability. Interestingly, in cell expression systems, the ubiquitin ligase Nedd4-2 regulates the cell membrane density of the most abundant peripheral and pain-related VGSC, namely Nav1.7, and decreases its sodium current. Yet nothing is known about the involvement of Nedd4-2 in nociception and chronic pain. Therefore, the goal of this study is (i) to characterize Nedd4-2 and Nav1.7 expression in an experimental model of neuropathic pain (ii) to design by viral vector-mediated gene therapy an approach to depict the implication of Nedd4-2 in chronic pain. Methods: Western Blot and immunohistochemistry experiments detecting Nav1.7 and Nedd4-2 were performed in rodent DRGs 7 days after spared nerve injury (SNI). For the viral vector-mediated gene therapy, a recombinant Adeno-Associated Virus (rAAV2/6) was generated expressing the Nedd4-2 gene. Intrathecal injection of rAAV2/6 was followed 2 weeks after by the SNI surgery. Data are expressed in mean ± SEM, n = 4 in each condition. Results: Immunofluorescence on DRGs neurons reveals a decreased number of positive Nedd4-2 cells in the SNI model (27.0 ± 1.2%) versus sham group (43.4 ± 3.5%; p <0.005), as well as an increase in positive Nav1.7 cells in SNI (50.1 ± 2.9%) versus Sham (41.6 ± 1.8%; p <0.05). The change of Nedd4-2 expression was confirmed by western-blot analysis. In addition, we show that Nedd4-2 and Nav1.7 are largely expressed in overlapping cell populations, chiefly colocalizing with markers of small nociceptive neurons. Furthermore, we report that intrathecal injection of rAAV is able to counteract the reduction of Nedd4-2 expression in SNI animals. Conclusion: Our results indicate that Nedd4-2 is mainly expressed in nociceptors and downregulated after nerve injury. Moreover, our data suggest that the reduction of Nedd4-2, after nerve injury, may modulate Nav1.7 activity and contribute to hyperexcitability in neuropathic pain. A normal level of Nedd4-2 can be restored using a viral vector and we will further assess its functional effect on pain sensitivity.

Recovery of degraded pasture in Rondônia: macronutrients and productivity of brachiaria brizantha

Pasture is the main form of land use in Amazonia. Over time the pasture grass loses vigor and yields decrease, indicating a certain degree of degeneration. The main causes of degradation are lack of pasture maintenance and subsequent weed infestation, the choice of regionally unsuitable forage species and excessive grazing. The main purpose of this study was to evaluate the impact of different recovery managements on soil chemical properties and grass yield of a degraded pasture in Rondônia. For this purpose, an experiment was installed in October 2001, consisting of five treatments: C = control; HA = harrowing + NPK + micronutrients; HE = Herbicide + NK + micronutrients; R = No-tillage rice + NPK + micronutrients; and S = No-tillage soybean + PK + micronutrients. The following N, P and K sources were used: ammonium sulfate for N, calcined phosphate for P and potassium chloride for K. The experiment was arranged in a randomized block design with four replications. The shoot dry matter yield of the grass was analyzed as of the 35th month of experimentation, in a dry and a rainy period. Phosphorus fertilization resulted in significant increases in Ca2+ and Mg2+ and increasing trend of P in the topsoil in the initial months of the experiment in treatments HA and S and increases in Ca2+ and P (trend) in the treatment R. The cumulative production of Brachiaria brizantha, from Sep/2004 to Mar/2005, was 30,025, 28,267 and 27,735 kg ha-1 shoot dry matter in the treatments HA, R and S, respectively. These values differed significantly from treatments C and HE, with 17,040 and 17,057 kg ha-1, respectively. It was concluded that phosphorus fertilization associated to pasture reform was effective to raise the dry matter yield of Brachiaria brizantha. Rice or soybean under no-tillage is recommended as a practice of pasture recovery, due to the residual effect of fertilization.

Loss of the thyroid hormone-binding protein Crym renders striatal neurons more vulnerable to mutant huntingtin in Huntington's disease.

The mechanisms underlying preferential atrophy of the striatum in Huntington's disease (HD) are unknown. One hypothesis is that a set of gene products preferentially expressed in the striatum could determine the particular vulnerability of this brain region to mutant huntingtin (mHtt). Here, we studied the striatal protein µ-crystallin (Crym). Crym is the NADPH-dependent p38 cytosolic T3-binding protein (p38CTBP), a key regulator of thyroid hormone (TH) T3 (3,5,3'-triiodo-l-thyronine) transportation. It has been also recently identified as the enzyme that reduces the sulfur-containing cyclic ketimines, which are potential neurotransmitters. Here, we confirm the preferential expression of the Crym protein in the rodent and macaque striatum. Crym expression was found to be higher in the macaque caudate than in the putamen. Expression of Crym was reduced in the BACHD and Knock-in 140CAG mouse models of HD before onset of striatal atrophy. We show that overexpression of Crym in striatal medium-size spiny neurons using a lentiviral-based strategy in mice is neuroprotective against the neurotoxicity of an N-terminal fragment of mHtt in vivo. Thus, reduction of Crym expression in HD could render striatal neurons more susceptible to mHtt suggesting that Crym may be a key determinant of the vulnerability of the striatum. In addition our work points to Crym as a potential molecular link between striatal degeneration and the THs deregulation reported in HD patients.

Population differentiation and its consequences in the white campion "Silene latifolia" (Caryophyllaceae): a functional analysis

Summary In his theory On the Origin of Species by Means of Natural Selection (1859), Darwin describes evolution as a gradual change in population over time and that natural selection is a process that caused evolution. Because quantitative variation in species is partly influenced by several genes and thus heritable, association between levels of genetic variation at neutral markers and at quantitative traits and their partitioning within and among populations are important to study mechanisms that drive evolution in populations. Most studies addressing quantitative variation in plants focused on morphological and life history traits but not in traits affecting reproductive success. The aim of this thesis is to better understand how patterns of variation for neutral molecular markers and phenotypic traits drive the evolution of reproduction and defensive mechanisms in six European populations of Silene latifolia, a dioecious plant species. We found evidence for extremely high within and between population variation at six microsatellite loci and at most quantitative traits studied in plants grown under standardized conditions (morphology, life history and reproductive traits). Interestingly, there was clinal variation between age at first flowering and latitude. This pattern is likely due to natural selection since differentiation of this trait was high, heritable and probably higher than differentiation at neutral markers. Our study focused on sex specific selective pressures: mechanisms of intersexual coadaptation and defence mechanism against the seed predator Hadena bicruris. To address divergence at reproductive traits, we studied male and female population of origin effects and in particular pollen competitive ability on male post-pollination success in the study populations with within and between populations crosses. We crossed the same female plant with pollen from a male within the same population of origin and pollen from two males from two distinct populations, using a fixed tester male as a competitor. Additionally, we conducted control crosses with pollen from each male as a single donor. We analysed paternity success of each competitor with two microsatellite loci, seed set and offspring fitness. Male population of origin showed significant among-population variation for siring success at pollen competition. In vitro pollen germination rate showed heritable variation among populations and was positively correlated to siring success. Local or foreign pollen did not have a consistent advantage. Furthermore, female population of origin affected the outcome of pollen competition in some populations. There was no difference of seed set or offspring fitness in within/ between population crosses. This suggests that reproductive divergence may occur via pollen competition in Silene latifolia. The specialist seed predator Hadena bicruris may also induce divergence between populations. We tested potential constitutive and induced defence mechanisms against the specialist predator Hadena bicruris. Because fruit wall thickness is smaller in the invasive range (Northern America) were the moth is absent, this suggests that a thicker fruit wall is a potentially defensive trait against larval attack, and that relaxed selection in the absence of the seed predator has resulted in an evolutionary loss of this defence in the invasive range. Fruit wall thickness was different among three populations. Experimental exposure to moth eggs increased fruit abortion. Fruits built after attack on exposed plants did not have thicker fruit walls compared to fruits on non-exposed plants. Furthermore, fruits with thicker fruit walls were not less profitable, nor did they require longer handling time when exposed to larvae, suggesting no defensive role of fruit wall thickness. Our results show that there is high molecular and phenotypic variation in Silene latifolia and that traits potentially involved in reproductive success both for intra-specific (between sexes) and inter-specific interactions are heritable. Different selective forces may thus interact and cause differential evolution of geographically separated Silene latifolia populations in Europe, leading to the observed differentiation. Résumé Dans sa théorie de l'évolution, L'origine des espèces, ch. 4 (1859), Darwin décrit l'évolution comme un processus continu au cours du temps à l'intérieur de populations et que la sélection naturelle en est le moteur. La variation quantitative est en partie déterminée par plusieurs gènes, donc transmissible à la descendance. Associer le niveau de variation génétique à des marqueurs neutres au niveau de la variation à des traits quantitatifs, ainsi que la répartition à l'intérieur et entre les populations d'une espèce donnée de cette variation, sont importants dans la compréhension des forces évolutives. La plupart des études scientifiques sur la variation quantitative chez les plantes se sont intéressées à la morphologie et à la phénologie mais pas aux caractères impliqués dans le succès reproducteur. L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre comment la répartition de la variation à des marqueurs neutres et des caractères quantitatifs influence l'évolution de la reproduction et des mécanismes de défense dans six populations Européennes de l'espèce dioïque Silene latifolia. Nous avons mis en évidence une grande diversité intra et inter-population à six loci microsatellites ainsi qu'à la plupart des caractères quantitatifs mesurés (morphologie, phénologie et traits reproducteurs) sur des plantes cultivées dans des conditions standardisées. Un résultat intéressant est la présence d'un cline latitudinal pour l'âge à la floraison. Ceci est probablement une conséquence de la sélection naturelle, puisque ce caractère est différencié entre les populations étudiées, héritable et que la différenciation de ce trait est supérieure à la différenciation des marqueurs neutres étudiés. Notre étude a ensuite porté plus précisément sur les pressions de sélection spécifiques aux sexes : la coadaptation entre les sexes et les mécanismes de défense contre l'insecte granivore Hadena bicruris. Afin d'évaluer la divergence sur les traits reproducteurs, nous avons étudié les effets des populations d'origine des mâles et des femelles et en particulier le succès reproducteur des mâles après pollinisation à l'aide de croisements inter et intra-population. Nous avons pollinisé la même femelle avec du pollen provenant d'un mâle de la même population ainsi qu'avec le pollen de deux mâles provenant de deux autres populations en situation de compétition avec un pollen provenant d'une population test. Des croisements contrôle ont été réalisés avec les mêmes mâles en pollinisation pure. Nous avons évalué le succès reproducteur de chaque mâle à l'aide d'analyses de paternité ainsi que la production de graines et la fitness de la descendance. L'origine du mâle avait un effet sur la paternité. Le taux de croissance in vitro du pollen est un caractère héritable et a eu un effet positif sur le succès reproducteur. De plus, l'origine de la femelle avait un effet sur le succès des mâles en compétition dans certaines populations. Nos résultats suggèrent qu'une divergence reproductive chez Silene latifolia pourrait apparaître suite à la compétition pollinique. Nous avons ensuite testé des mécanismes potentiels de défense constitutive et induite contre l'herbivore spécialiste Hadena bicruris, un papillon nocturne qui pourrait aussi jouer un rôle dans la différenciation des populations. L'épaisseur des fruits étant plus faible dans les régions où la plante est invasive (Amérique du Nord) et où l'insecte est absent, ce trait pourrait jouer un rôle défensif. Une pression de sélection plus faible causée par l'absence de l'herbivore aurait abouti à une perte de cette défense dans ces régions. Nous avons montré que l'épaisseur du fruit est variable selon les populations. L'infestation artificielle de fruit par l'insecte induit l'abscission sélective des fruits. Les fruits produits après une infestation n'étaient pas plus épais que les fruits issus de plantes non infestées. De plus, les fruits épais n'étaient pas moins nutritifs et ne causaient pas de perte de temps pour la prédation pour les larves, ce qui suggère que l'épaisseur des fruits ne joue pas un rôle défensif. Nos résultats montrent que plusieurs pressions de sélection interviennent et interagissent dans l'évolution de populations distantes, provoquant la divergence des populations Européennes de l'espèce Silene latifolia.

Begging food provisioning and nestling competition in great tit broods infested with ectoparasites

Ectoparasites are a ubiquitous environmental component of breeding birds, and it has repeatedly been shown that hematophagous ectoparasites such as fleas and mites reduce the quality and number of offspring of bird hosts, thereby lowering the value of a current brood. Selection acting on the hosts will favor physiological and behavioral responses that will reduce the parasites' impact. However, the results of the few bird studies that addressed the question of whether parasitism leads to a higher rate of food provisioning are equivocal, and the begging response to infestation has rarely been quantified. A change in begging activity and parental rate of food provisioning could be predicted in either direction: parents could reduce their investment in the brood in order to invest more in future broods, or they could increase their investment in order to compensate for the parasites' effect on the current brood. Since the nestlings are weakened by the ectoparasites they may beg less, but on the other hand they may beg more in order to obtain more food. In this study we show experimentally that (1) hen fleas (Ceratophyllus gallinae) reduce the body mass and size of great tit (Parus major) nestlings, (2) nestlings of parasitized broods more than double their begging rate, (3) the male parents increase the frequency of feeding trips by over 50%, (4) the females do not adjust feeding rate to the lowered nutritional state of nestlings, and (5) food competition among siblings of parasitized broods is increased. Ultimately the difference in the parental feeding response may be understood as the result of a sex-related difference in the trade-off of investing in current versus future broods.

Effect of manganese chloride on the neurochemical profile of the rat hypothalamus.

Manganese (Mn(2+))-enhanced magnetic resonance imaging studies of the neuronal pathways of the hypothalamus showed that information about the regulation of food intake and energy balance circulate through specific hypothalamic nuclei. The dehydration-induced anorexia (DIA) model demonstrated to be appropriate for studying the hypothalamus with Mn(2+)-enhanced magnetic resonance imaging. Manganese is involved in the normal functioning of a variety of physiological processes and is associated with enzymes contributing to neurotransmitter synthesis and metabolism. It also induces psychiatric and motor disturbances. The molecular mechanisms by which Mn(2+) produces alterations of the hypothalamic physiological processes are not well understood. (1)H-magnetic resonance spectroscopy measurements of the rodent hypothalamus are challenging due to the distant location of the hypothalamus resulting in limited measurement sensitivity. The present study proposed to investigate the effects of Mn(2+) on the neurochemical profile of the hypothalamus in normal, DIA, and overnight fasted female rats at 14.1 T. Results provide evidence that γ-aminobutyric acid has an essential role in the maintenance of energy homeostasis in the hypothalamus but is not condition specific. On the contrary, glutamine, glutamate, and taurine appear to respond more accurately to Mn(2+) exposure. An increase in glutamine levels could also be a characteristic response of the hypothalamus to DIA.

Synthesis of triheptanoin and formulation as a solid diet for rodents

Triheptanoin-enriched diets have been successfully used in the experimental treatment of various metabolic disorders. Maximal therapeutic effect is achieved in the context of a ketogenic diet where triheptanoin oil provides 3040% of the daily caloric intake. However, pre-clinical studies using triheptanoin-rich diets are hindered by the difficulty of administering to laboratory animals as a solid foodstuff. In the present study, we successfully synthesized triheptanoin to the highest standards of purity from glycerol and heptanoic acid, using sulfonated charcoal as a catalyst. Triheptanoin oil was then formulated as a solid, stable and palatable preparation using a ketogenic base and a combination of four commercially available formulation agents: hydrophilic fumed silica, hydrophobic fumed silica, microcrystalline cellulose, and talc. Diet compliance and safety was tested on C57Bl/6 mice over a 15-week period, comparing overall status and body weight change. Practical applications: This work provides a complete description of (i) an efficient and cost-effective synthesis of triheptanoin and (ii) its formulation as a solid, stable, and palatable ketogenic diet (triheptanoin-rich; 39% of the caloric intake) for rodents. Triheptanoin-rich diets will be helpful on pre-clinical experiments testing the therapeutic efficacy of triheptanoin in different rodent models of human diseases. In addition, using the same solidification procedure, other oils could be incorporated into rodent ketogenic diet to study their dosage and long-term effects on mammal health and development. This approach could be extremely valuable as ketogenic diet is widely used clinically for epilepsy treatment.

Tunnistatko kapisen koiran? : tarkastelun kohteena syyhypunkki (Sarcoptes scabiei)

Summary: Sarcoptes scabiei infestation of the dog (Canine scabies)

Deletion of CREB-Regulated Transcription Coactivator 1 Induces Pathological Aggression, Depression-Related Behaviors, and Neuroplasticity Genes Dysregulation in Mice.

BACKGROUND: Mood disorders are polygenic disorders in which the alteration of several susceptibility genes results in dysfunctional mood regulation. However, the molecular mechanisms underlying their transcriptional dysregulation are still unclear. The transcription factor cyclic adenosine monophosphate (cAMP) response element binding protein (CREB) and the neurotrophin brain-derived neurotrophic factor (BDNF) have been implicated in rodent models of depression. We previously provided evidence that Bdnf expression critically rely on a potent CREB coactivator called CREB-regulated transcription coactivator 1 (CRTC1). METHODS: To further evaluate the role of CRTC1 in the brain, we generated a knockout mouse line and analyzed its behavioral and molecular phenotype. RESULTS: We found that mice lacking CRTC1 associate neurobehavioral endophenotypes related to mood disorders. Crtc1(-/-) mice exhibit impulsive aggressiveness, social withdrawal, and decreased sexual motivation, together with increased behavioral despair, anhedonia, and anxiety-related behavior in the novelty-induced hypophagia test. They also present psychomotor retardation as well as increased emotional response to stressful events. Crtc1(-/-) mice have a blunted response to the antidepressant fluoxetine in behavioral despair paradigms, whereas fluoxetine normalizes their aggressiveness and their behavioral response in the novelty-induced hypophagia test. Crtc1(-/-) mice strikingly show, in addition to a reduced dopamine and serotonin turnover in the prefrontal cortex, a concomitant decreased expression of several susceptibility genes involved in neuroplasticity, including Bdnf, its receptor TrkB, the nuclear receptors Nr4a1-3, and several other CREB-regulated genes. CONCLUSIONS: Collectively, these findings support a role for the CRTC1-CREB pathway in mood disorders etiology and behavioral response to antidepressants and identify CRTC1 as an essential coactivator of genes involved in mood regulation.