Biological Parameters and Molecular Markers of Clone CL Brener - The Reference Organism of the Trypanosoma cruzi Genome Project

Clone CL Brener is the reference organism used in the Trypanosoma cruzi Genome Project. Some biological parameters of CL Brener were determined: (a) the doubling time of epimastigote forms cultured in liver infusion-tryptose (LIT) medium at 28oC is 58±13 hr; (b) differentiation of epimastigotes to metacyclic trypomastigotes is obtained by incubation in LIT-20% Grace´s medium; (c) trypomastigotes infect mammalian cultured cells and perform the complete intracellular cycle at 33 and 37oC; (d) blood forms are highly infective to mice; (e) blood forms are susceptible to nifurtimox and benznidazole. The molecular typing of CL Brener has been determined: (a) isoenzymatic profiles are characteristic of zymodeme ZB; (b) PCR amplification of a 24Sa ribosomal RNA sequence indicates it belongs to T. cruzi lineage 1; (c) schizodeme, randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) and DNA fingerprinting analyses were performed

Cross-talk between glutamate and potassium regulation at the astrocyte membrane

Astrocytes play a central role in the brain by regulating glutamate and extracellular potassium concentrations ([K+]0), both released by neurons into the extracellular space during neuronal activity. Glutamate uptake is driven by the inwardly directed sodium gradient across the astrocyte membrane and involves the influx of three sodium ions and one proton and the efflux of one K+ ion per glutamate molecule. The glutamate transport induced rise in intracellular sodium stimulates the Na+/K+-ATPase which leads to significant energetic costs in astrocytes. To evaluate how these two fundamental functions of astrocytes, namely glutamate transport and K+ buffering, which are directly associated with neuronal activity, coexist and if they influence each other, in this thesis work we examined different cellular parameters of astrocytes. We therefore investigated the impact of altered [K+]0 on glutamate transporter activity. To assess this question we measured intracellular sodium fluctuations in mouse primary cultured astrocytes using dynamic fluorescence imaging. We found that glutamate uptake was tightly modulated both in amplitude and kinetics by [K+]0. Elevated [K+]0 strongly decreased glutamate transporter activity, with significant consequences on the cells energy metabolism. To ultimately evaluate potential effects of [K+]0 and glutamate on the astrocyte mitochondrial energy production we extended these studies by investigating their impact on the cytosolic and mitochondrial pH. We found that both [K+],, and glutamate strongly influenced cytosolic and mitochondrial pH, but in opposite directions. The effect of a simultaneous application of K+ and glutamate, however, did not fit with the arithmetical sum of each individual effects, suggesting that an additional non¬linear process is involved. We also investigated the impact of [K+]0 and glutamate transport, respectively, on intracellular potassium concentrations ([K+]0 in cultured astrocytes by characterizing and applying a newly developed Insensitive fluorescent dye. We observed that [K+]i followed [K+]0 changes in a nearly proportional way and that glutamate superfusion caused a reversible, glutamate-concentration dependent drop of [K+],, Our study shows the powerful influence of [K+]u on glutamate capture. These findings have strong implications for our understanding of the tightly regulated interplay between astrocytes and neurons in situations where [K+]0 undergoes large activity-dependent fluctuations. However, depending on the extent of K+ versus glutamate extracellular rise, energy metabolism in astrocytes will be differently regulated. Moreover, the novel insights obtained during this thesis work help understanding some of the underlying processes that prevail in certain pathologies of central nervous system, such as epilepsy and stroke. These results will possibly provide a basis for the development of novel therapeutic strategies. -- Les astrocytes jouent un rôle central dans le cerveau en régulant les concentrations de potassium (K+) et de glutamate, qui sont relâchés par les neurones dans l'espace extracellulaire lorsque ceux- ci sont actifs. La capture par les astrocytes du glutamate est un processus secondairement actif qui implique l'influx d'ions sodium (Na+) et d'un proton, ainsi que l'efflux d'ions K+, ce processus entraîne un coût métabolique important. Nous avons évalué comment ces fonctions fondamentales des astrocytes, la régulation du glutamate et du K+ extracellulaire, qui sont directement associés à l'activité neuronale, coexistent et si elles interagissent, en examinant différents paramètres cellulaires. Dans ce projet de thèse nous avons évalué l'impact des modifications de la concentration de potassium extracellulaire ([K+],,) sur le transport du glutamate. Nous avons mesuré le transport du glutamate par le biais des fluctuations internes de Na+ grâce à un colorant fluorescent en utilisant de l'imagerie à fluorescence dynamique sur des cultures primaires d'astrocytes. Nous avons trouvé que la capture du glutamate était étroitement régulée par [K+]0 aussi bien dans son amplitude que dans sa cinétique. Par la suite, nous avons porté notre attention sur l'impact de [K+]0 et du glutamate sur le pH cytosolique et mitochondrial de l'astrocyte dans le but, in fine, d'évaluer les effets potentiels sur la production d'énergie par la mitochondrie. Nous avons trouvé qu'autant le K+ que le glutamate, de manière individuelle, influençaient fortement le pH, cependant dans des directions opposées. Leurs effets individuels, ne peuvent toutefois pas être additionnés ce qui suggère qu'un processus additionnel non-linéaire est impliqué. En appliquant une nouvelle approche pour suivre et quantifier la concentration intracellulaire de potassium ([K+]0 par imagerie à fluorescence, nous avons observé que [K+]i suivait les changements de [K+]0 de manière quasiment proportionnelle et que la superfusion de glutamate induisait un décroissement rapide et réversible de [K+]i, qui dépend de la concentration de glutamate. Notre étude démontre l'influence de [K+]0 sur la capture du glutamate. Ces résultats permettent d'améliorer notre compréhension de l'interaction entre astrocytes et neurones dans des situations où [K+]0 fluctue en fonction de l'activité neuronale. Cependant, en fonction de l'importance de l'augmentation extracellulaire du K+ versus le glutamate, le métabolisme énergétique des astrocytes va être régulé de manière différente. De plus, les informations nouvelles que nous avons obtenues durant ce travail de thèse nous aident à comprendre quelques- uns des processus sous-jacents qui prévalent dans certaines pathologies du système nerveux central, comme par exemple l'épilepsie ou l'accident vasculaire cérébral. Ces informations pourront être importantes à intégrer dans la cadre du développement de nouvelles stratégies thérapeutiques.

Estudio acústico de la variación inter e intralocutor en la frecuencia fundamental de hablantes bilingües de catalán y de castellano

Este trabajo pretende contribuir a establecer la individualidad de la voz de los hablantes bilingües equilibrados de catalán y de castellano a partir del análisis de la frecuencia fundamental y estudiar los efectos, en el nivel acústico, que el uso de una lengua u otra produce en este parámetro. Se pretende obtener, así, parte del conocimiento fonético necesario para la mejora de los sistemas de reconocimiento, identificación o verificación automáticos del locutor y proporcionar a los especialistas en fonética judicial nuevos datos acústicos para que puedan comparar con un mayor grado de certeza locutores dubitados e indubitados

Comparison of some behavioral and physiological feeding parameters of Triatoma infestans klug, 1834 and Mepraia spinolai porter, 1934, vectors of chagas disease in Chile

There are two vectors of Chagas disease in Chile: Triatoma infestans and Mepraia spinolai. We studied the feeding behavior of these species, looking for differences which could possibly explain the low impact of the latter species on Chagas disease. Both species used thermal cues to locate their feeding source and consumed a similar volume of blood which was inversely related to the body weight before the meal and directly related to the time between meals. The average time between bites were 6.24 and 10.74 days. The average bite of M. spinolai lasted 9.68 min, significantly shorter than the 19.46 min for T. infestans. Furthermore, while T. infestans always defecated on the host, this behavior was observed in M. spinolai in only one case of 27 (3.7%). The delay between the bites and defecation was very long in M. spinolai and short in T. infestans. These differences may affect the reduced efficiency of transmission of Chagas infection by M. spinolai.

Hypoxic contraction of small pulmonary arteries from normal and endotoxemic rats: fundamental role of NO.

The present study was aimed at examining the role of nitric oxide (NO) in the hypoxic contraction of isolated small pulmonary arteries (SPA) in the rat. Animals were treated with either saline (sham experiments) or Escherichia coli lipolysaccharide [LPS, to obtain expression of the inducible NO synthase (iNOS) in the lung] and killed 4 h later. SPA (300- to 600-micrometer outer diameter) were mounted as rings in organ chambers for the recording of isometric tension, precontracted with PGF2alpha, and exposed to either severe (bath PO2 8 +/- 3 mmHg) or milder (21 +/- 3 mmHg) hypoxia. In SPA from sham-treated rats, contractions elicited by severe hypoxia were completely suppressed by either endothelium removal or preincubation with an NOS inhibitor [NG-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME), 10(-3) M]. In SPA from LPS-treated rats, contractions elicited by severe hypoxia occurred irrespective of the presence or absence of endothelium and were largely suppressed by L-NAME. The milder hypoxia elicited no increase in vascular tone. These results indicate an essential role of NO in the hypoxic contractions of precontracted rat SPA. The endothelium independence of HPV in arteries from LPS-treated animals appears related to the extraendothelial expression of iNOS. The severe degree of hypoxia required to elicit any contraction is consistent with a mechanism of reduced NO production caused by a limited availability of O2 as a substrate for NOS.

Dependence of brain intravoxel incoherent motion perfusion parameters on the cardiac cycle.

Measurement of microvascular perfusion with Intravoxel Incoherent Motion (IVIM) MRI is gaining interest. Yet, the physiological influences on the IVIM perfusion parameters ("pseudo-diffusion" coefficient D*, perfusion fraction f, and flow related parameter fD*) remain insufficiently characterized. In this article, we hypothesize that D* and fD*, which depend on blood speed, should vary during the cardiac cycle. We extended the IVIM model to include time dependence of D* = D*(t), and demonstrate in the healthy human brain that both parameters D* and fD* are significantly larger during systole than diastole, while the diffusion coefficient D and f do not vary significantly. The results non-invasively demonstrate the pulsatility of the brain's microvasculature.

Life cycle and reproductive parameters of Clerada apicicornis signoret (Hemiptera: Lygaeidae) under laboratory conditions

The life cycle of Clerada apicicornis was determined under laboratory conditions. Mean development times in days were: egg 27.2, nymph I 12.5, nymph II 12, nymph III 13.4, nymph IV 16.4, nymph V 26. The life expectancy of adults ranged from 117 to 317 days (mean 196 days). Based on a cohort of 29 females of C. apicicornis, a horizontal life table was constructed. The following predictive parameters were obtained: net rate of reproduction (Ro = 48.31), intrinsic rate of population increase (r m = 0.153), generation time (Tc = 28.20 weeks), and finite rate of population increment (lambda = 1.16). The reproductive value (Vx) for each age class of the cohort females was calculated. The following observed parameters were calculated after mortality in each stage: net rate of reproduction (R'o=13.4), intrinsic rate of population increase (r c' =0.09 ), and finite rate of population increment (lambda' =1.1). The generation time (Tc' =27.4) was estimated using the methods of Laughlin and Bengstron. A vertical life table was elaborated and mortality was described for one generation of the cohort.

Parameters affecting cellular invasion and escape from the parasitophorous vacuole by different infective forms of Trypanosoma cruzi

In this study we have examined certain aspects of the process of cell invasion and parasitophorous vacuole escape by metacyclic trypomastigotes and extracellular amastigote forms of Trypanosoma cruzi (G strain). Using Vero (and HeLa) cells as targets, we detected differences in the kinetics of vacuole escape by the two forms. Alcalinization of intercellular pH influenced both invasion as well as the escape from the parasitophorous vacuole by metacyclic trypomastigotes, but not the escape kinetics of extracellular amastigotes. We used sialic acid mutants as target cells and observed that the deficiency of this molecule facilitated the escape of both infective forms. Hemolysin activity was only detected in extracellular amastigotes and neither form presented detectable transialidase activity. Invasion of extracellular amastigotes and trypomastigotes in Vero cells was affected in different ways by drugs that interfere with host cell Ca2+ mobilization. These results are in line with previous results that indicate that metacyclic trypomastigotes and extracellular amastigote forms utilize mechanisms with particular features to invade host cells and to escape from their parasitophorous vacuoles.

Rôle des paramètres sociopolitiques et des connaissances dans la gestion des risques hydrologiques

Résumé Rôle des paramètres sociopolitiques et des connaissances dans la gestion des risques hydrologiques¦La recherche analyse (1) la mise en oeuvre de la gestion des risques hydrologiques et (2) les connaissances dont disposent les acteurs sur ces derniers, ainsi que (3) les interdépendances entre ces deux volets. Au total, trois études de cas ont été réalisées dont deux études régionales (ville de Berne, commune de Saillon) et une étude sur un acteur spécifique (les corporations de digues dans le canton de Berne). Les données empiriques ont été obtenues par des entretiens oraux semi-directifs et des enquêtes écrites.¦La gestion des risques hydrologiques est fortement influencée par des paramètres sociopolitiques, c'est-à-dire par les intérêts et les objectifs des acteurs, par les rapports de force entre ceux-ci ainsi que par les processus de négociation et de décision. Dans la pratique, les démarches de gestion se restreignent toutefois majoritairement aux aspects physiques, techniques et administratifs des risques hydrologiques. La dimension sociopolitique est ainsi négligée, ce qui est source de conflits qui ralentissent considérablement la planification de la protection contre les crues, voire la bloquent même complètement. La gestion des risques hydrologiques est en outre largement focalisée sur la réduction des aléas. Lés débats sur la vulnérabilité sont nettement plus rares bien qu'ils soient indispensables lorsqu'il s'agit de traiter les risques de façon holistique.¦Etant donné l'importance de la dimension sociopolitique et de la vulnérabilité, il est nécessaire que les démarches prévues dans la gestion des risques hydrologiques soient reconsidérées et adaptées. De plus, une meilleure intégration de tous les acteurs concernés est primordiale afin de trouver des solutions qui soient acceptables pour une majorité. Pour l'instant, le recours à des instruments de négociation est insuffisant.¦Les connaissances des risques hydrologiques et de leur gestion peuvent être classées en quatre répertoires (connaissances du système, de l'événement, de l'intervention et connaissances sociopolitiques) qui influent tous sur la réduction des risques. Parmi les facteurs les plus importants susceptibles de déclencher des transformations se trouvent l'occurrence de crues, la réalisation d'études (portant sur les aléas, la vulnérabilité, les mesures, etc.), l'échange de connaissances entre les acteurs, ainsi que la recherche de solutions lors de la gestion.¦Les caractéristiques des connaissances varient considérablement selon les acteurs. L'appartenance à un groupe donné ne permet toutefois pas à elle seule de déterminer l'état des connaissances : tous les acteurs peuvent avoir des connaissances pertinentes pour la gestion des risques. Les différences entre les acteurs rendent pourtant la communication compliquée. Ce problème pourrait être atténué par des médiateurs qui assureraient un travail de traduction. Dans la pratique, de telles instances manquent généralement.¦La gestion et les connaissances des risques hydrologiques sont fortement interdépendantes. L'état et les caractéristiques des connaissances déterminent directement la qualité de la protection contre les crues. Des lacunes ou des imprécisions peuvent donc entraîner une gestion non adaptée aux risques présents. Afin d'éviter une telle situation, il est important que les connaissances sur les risques hydrologiques et sur les possibilités d'y faire face soient régulièrement remises à jour. Ne devant pas se restreindre à l'expérience de crues passées, il est impératif qu'elles contiennent aussi des réflexions prospectives et des scénarios novateurs.¦La gestion n'est pas seulement demandeuse en connaissances, elle est également susceptible d'en générer de nouvelles et d'élargir les connaissances existantes. Il convient donc de considérer la création et le transfert de connaissances comme une tâche centrale de la gestion des risques.¦Zusammenfassung Die Rolle der soziopolitischen Parameter und des Wissens im Umgang mit hydrologischen Risiken¦Die Arbeit untersucht drei Themenbereiche: (1) den soziopolitischen Umgang mit hydrologischen Risiken, (2) das Wissen, über das die Akteure bezüglich der Hochwasserrisiken verfügen sowie (3) die Wechselwirkungen zwischen diesen beiden Themenfeldern. Insgesamt wurden drei Fallstudien durchgeführt, darunter zwei regionale Studien (Stadt Bern, Gemeinde Saillon) und eine Untersuchung eines spezifischen Akteurs (Schwellenkorporationen im Kanton Bern). Die empirischen Daten wurden anhand von halbstandardisierten Interviews und schriftlichen Umfragen erhoben.¦Das Management hydrologischer Risiken ist stark von soziopolitischen Parametern beeinflusst, d.h. von Interessen und Zielvorstellungen der Akteure, von Machtverhältnissen und von Verhandlungs- und Entscheidungsprozessen. Die in der Praxis vorgesehenen Schritte zur Reduktion der Hochwasserrisiken beschränken sich jedoch meist auf die physischen, administrativen und technischen Aspekte der Risiken. Die Vernachlässigung ihrer soziopolitischen Dimension führt zu Konflikten, welche die Planung von Hochwasserschutzprojekten deutlich verlangsamen oder gar blockieren. Des Weiteren konzentriert sich das Risikomanagement im Wesentlichen auf die Reduktion der Gefahren. Gesellschaftliche Debatten zur Vulnerabilität sind deutlich seltener, obschon sie für einen umfassenden Umgang mit Risiken unabdingbar sind.¦Angesichts der Bedeutung der soziopolitischen Dimension und der Vulnerabilität ist es notwendig, dass die Vorgehensweise im Risikomanagement überdacht und angepasst wird. Zudem ist eine bessere Integration aller betroffener Akteure unablässig, um mehrheitsfähige Lösungen zu finden. Zur Zeit ist der Rückgriff auf entsprechende Instrumente ungenügend.¦Das Wissen über hydrologische Risiken und deren Management kann in vier Repertoires eingeteilt werden (Systemwissen, Ereigniswissen, Interventionswissen, soziopolitisches Wissen), die alle bei der Reduktion von Risiken bedeutsam sind. Zu den wichtigsten Faktoren, die Wissenstransformationen auslösen, gehören Hochwasserereignisse, die Durchführung von Studien (zu Gefahren, zur Vulnerabilität, zu Massnahmen usw.), der Wissensaustausch zwischen Akteuren und die Suche nach Lösungen während des Risikomanagements.¦Die Merkmale der Wissensformen unterschieden sich stark zwischen den verschiedenen Akteuren. Die Zugehörigkeit eines Akteurs zu einer bestimmten Gruppe ist jedoch kein ausreichendes Kriterium, um dessen Wissensstand zu bestimmen: Alle Akteure können über Wissen verfügen, das für den Umgang mit Risiken relevant ist. Die Unterschiede zwischen den Akteuren gestalten die Kommunikation allerdings schwierig. Das Problem liesse sich entschärfen, indem Mediatoren eingesetzt würden, die als Übersetzer und Vermittler agierten. In der Praxis fehlen solche Instanzen weitgehend.¦Zwischen dem Umgang mit hydrologischen Risken und dem Wissen bestehen enge Wechselwirkungen. Der Zustand und die Eigenschaften der Wissensformen bestimmen direkt die Qualität des Hochwasserschutzes. Lückenhaftes und unpräzises Wissen kann demnach zu einem Risikomanagement führen, das den tatsächlichen Gegebenheiten nicht angepasst ist. Um eine solche Situation zu verhindern, muss das Wissen über Risiken und Hochwasserschutz regelmässig aktualisiert werden. Dabei darf es sich nicht auf die Erfahrung vergangener Hochwasser beschränken, sondern hat auch vorausschauende Überlegungen und neuartige Szenarien einzubeziehen.¦Das Risikomanagement benötigt nicht nur Wissen, es trägt auch dazu bei, neues Wissen zu t generieren und bestehendes zu erweitern. Die Erarbeitung und der Transfer von Wissen sind deshalb als zentrale Aufgaben des Risikomanagements zu betrachten.¦Abstract¦The role of socio-political parameters and of knowledge in the management of hydrological risks¦The purpose of the thesis is to analyse (1) the socio-political management of hydrological risks, (2) the knowledge about hydrological risks, and (3) the interaction between risk management and knowledge. Three case studies were carried out, two at a regional level (city of Berne, village of Saillon) and one about a specific stakeholder (the dyke corporations in the canton of Berne). Empirical data were collected by the means of semi-structured interviews and surveys.¦The management of hydrological risks is highly influenced by socio-political issues, i.e. by interests and goals of stakeholders, by the balance of power between stakeholders, as well as by negotiations and decision-making processes. In practice, however, risk management is mainly constrained by physical, technical, and administrative aspects. The neglect of the socio-political dimension may thus be the source of conflicts which significantly delay the planning and implementation of flood protection measures, or even stop them. Furthermore, risk management mostly concentrates on hazard reduction. Discussions on vulnerability issues are less frequent although they are fundamental for treating risks in a holistic manner.¦Because of the importance of the social-political dimension and of vulnerability issues, it is necessary that the common approach of managing hydrological risks is reconsidered and adapted. Moreover, the integration of all stakeholders that are concerned with hydrological risks is essential for finding solutions which are supported by a majority. For instance, the application of appropriate negotiation instruments is insufficient.¦Knowledge about hydrological risks and their management can be classified into four categories (system knowledge, event knowledge, intervention knowledge, socio-political knowledge) which are all influencing the reduction of risks. Among the most important factors that are likely to trigger knowledge transformations, one can point out flood events, studies about risk parameters (hazards, vulnerability, protection measures, etc.), knowledge exchange between stakeholders, and the search for solutions during risk management.¦The characteristics of knowledge vary considerably between stakeholders. The affiliation to a specific group is thus not a sufficient criterion to determine the quality of a stakeholder's knowledge: every stakeholder may have knowledge that is relevant for risk management. However, differences between stakeholders complicate the communication. This problem could be attenuated by mediators which ensure the translation between stakeholders. In practice, such instances are generally lacking.¦The management and knowledge of hydrological risks are highly interdependent. The state and the characteristics of the four categories of knowledge determine directly the quality of flood protection. Gaps and imprecison may thus lead to forms of management which are not adapted to the actual risks. This kind of situation can be avoided by updating regularly the knowledge about hydrological risks and about protection measures. However, knowledge must not be restricted to the experience of past floods. On the contrary, it is indispensable also to involve prospective reflections and new scenarios.¦Risk management does not only require knowledge, it may also generate new knowledge and enlarge existing knowledge. The creation and the transfer of knowledge has thus to be seen as a central task in risk management.

Life tables and reproductive parameters of Lutzomyia spinicrassa (Diptera: Psychodidae) under laboratory conditions

Lutzomyia spinicrassa is a vector of Leishmania braziliensis in Colombia. This sand fly has a broad geographical distribution in Colombia and Venezuela and it is found mainly in coffee plantations. Baseline biological growth data of L. spinicrassa were obtained under experimental laboratory conditions. The development time from egg to adult ranged from 59 to 121 days, with 12.74 weeks in average. Based on cohorts of 100 females, horizontal life table was constructed. The following predictive parameters were obtained: net rate of reproduction (8.4 females per cohort female), generation time (12.74 weeks), intrinsic rate of population increase (0.17), and finite rate of population increment (1.18). The reproductive value for each class age of the cohort females was calculated. Vertical life tables were elaborated and mortality was described for the generation obtained of the field cohort. In addition, for two successive generations, additive variance and heritability for fecundity were estimated.

Experimental infection parameters in Galea spixii (Rodentia: Caviidae) with Leishmania infantum chagasi

In order to better understand the epidemiological transmission network of leishmaniasis, an endemic disease in Northeast Brazil, we investigated the susceptibility of Spix yellow-toothed cavies (Galea spixii) to the Leishmania infantum chagasi parasite. Nine cavies were experimentally infected, separated into three groups and monitored at 30, 90 and 180 days, respectively. Amastigotes were identified in the spleen slides of two cavies killed 180 days after infection. Antibodies against the L. i. chagasi were identified in one of the cavies. This demonstrates that G. spixii is in fact capable of maintaining a stable infection by L. i. chagasi without alterations in biochemical and hematological parameters of the host and without perceivable micro and macroscopic lesions.

Association analysis of urotensin II gene (UTS2) and flanking regions with biochemical parameters related to insulin resistance.

Background. Urotensin II (UII) is a potent vasoconstrictor peptide, which signals through a G-protein coupled receptor (GPCR) known as GPR14 or urotensin receptor (UTR). UII exerts a broad spectrum of actions in several systems such as vascular cell, heart muscle or pancreas, where it inhibits insulin release. Objective. Given the reported role of UII in insulin secretion, we have performed a genetic association analysis of the UTS2 gene and flanking regions with biochemical parameters related to insulin resistance (fasting glucose, glucose 2 hours after a glucose overload, fasting insulin and insulin resistance estimated as HOMA). Results and Conclusions. We have identified several polymorphisms associated with the analysed clinical traits, not only at the UTS2 gene, but also in thePER3 gene, located upstream from UTS2. Our results are compatible with a role for UII in glucose homeostasis and diabetes although we cannot rule out the possibility that PER3 gene may underlie the reported associations.

A multilevel approach to understanding circadian rhythmicity : social and sleep-dependent effects in ants and mice

Résumé françaisLa majorité des organismes vivants sont soumis à l'alternance du jour et de la nuit, conséquence de la rotation de la terre autour de son axe. Ils ont développé un système interne de mesure du temps, appelé horloge circadienne, leur permettant de s'adapter et de synchroniser leur comportement et leur physiologie aux cycles de lumière. Cette dernière est considérée comme étant le signal majeur entraînant l'horloge interne et. par conséquent, les rythmes journaliers d'éveil et de sommeil. Outre sa régulation circadienne, le sommeil est contrôlé par un processus homéostatique qui détermine son besoin. La contribution de ces deux processus dans le fonctionnement cellulaire du cerveau n'a pas encore été investiguée. La mesure de l'amplitude ainsi que de la prévalence des ondes delta de l'EEG (activité delta) constitue un index très fiable du besoin de sommeil. Il a été démontré que cette activité est génétiquement déterminée et associée à un locus de trait quantitatif situé sur le chromosome 13 de la souris.Grâce à des expériences de privation de sommeil et d'analyses de transcriptome du cerveau dans trois souches de souris présentant diverses réponses à la privation de sommeil, nous avons trouvé que Homerla, localisé dans la région d'intérêt du chromosome 13, est le meilleur marqueur du besoin de sommeil. Homerla est impliqué dans la récupération de l'hyperactivité neuronale induite par le glutamate, grâce à son effet tampon sur le calcium intracellulaire. Une fonction fondamentale du sommeil pourrait donc être de protéger le cerveau et de lui permettre de récupérer après une hyperactivité neuronale imposée par une veille prolongée.De plus, nous avons montré que 2032 transcrits sont exprimés rythmiqueraent dans le cerveau de la souris, parmi lesquels seulement 391 le restent après que les animaux aient été privés de sommeil à différents moments au cours des 24 heures. Cette observation montre clairement que la plupart des changements rythmiques au niveau du transcriptome dépendent du sommeil et non de l'horloge circadienne et souligne ainsi l'importance du sommeil dans la physiologie des mammifères.La plupart des expériences concernant les rythmes circadiens ont été réalisées sur des individus isolés en négligeant l'effet du contexte social sur les comportements circadiens. Les espèces sociales, telles que les fourmis, se caractérisent par une division du travail où une répartition des tâches s'effectue entre ses membres. De plus, certaines d'entre elles doivent être pratiquées en continu comme les soins au couvain tandis que d'autres requièrent une activité rythmique comme le fourragement. Ainsi la fourmi est un excellent modèle pour l'étude de 1 influence du contexte social sur les rythmes circadiens.A ces fins, nous avons décidé d'étudier les rythmes circadiens chez une espèce de fourmi Camponotus fellah et de caractériser au niveau moléculaire son horloge circadienne. Nous avons ainsi développé un système vidéo permettant de suivre l'activité locomotrice de tous les individus d'une colonie. Nos résultats montrent que, bien que la plupart des fourmis soient arythmiques à l'intérieur de la colonie, elles développent d'amples rythmes d'activité en isolation. De plus, ces rythmes disparaissent presque aussitôt que la fourmi est réintroduite dans la colonie. Cette rythmicité observée en isolation semble être générée par l'horloge circadienne car elle persiste en condition constante (obscurité totale). Nous avons ensuite regardé si cette apparente arythmie observée dans la colonie résultait d'un effet masquant des interactions sociales sur les rythmes circadiens d'activité. Nos résultats suggèrent que l'horloge interne est fonctionnelle dans la colonie mais que l'expression de ses rythmes au niveau comportemental est inhibée par les interactions sociales. Les analyses moléculaires du statut de l'horloge dans différents contextes sociaux sont actuellement en cours. Le contexte social semble donc un déterminant majeur du comportement circadien chez la fourmi.AbstractAlmost all living organisms on earth are subjected to the alternance of day and night re-sulting from the rotation of the earth around its axis. They have evolved with an internal timing system, termed the circadian clock, enabling them to adapt and synchronize their behavior and physiology to the daily changes in light and related environmental parame¬ters. Light is thought to be the major cue entraining the circadian clock and consequently the rhythms of rest/activity. In addition to its circadian dependent timing, sleep is reg¬ulated by a homeostatic process that determines its need. The contribution of these two processes in the cellular functioning of the brain has not yet been considered. A highly reliable index of the homeostatic process of sleep is the measure of the amplitude and prevalence of the EEG delta waves (delta activity). It has been shown that sleep need, measured by delta activity, is genetically determined and associated with a Quantitative Trait Locus (QTL) located on the mouse chromosome 13. By using sleep deprivation and brain transcriptome profiling in three inbred mouse strains showing different responses to sleep loss, we found that Homerla, localized within this QTL region is the best transcrip¬tional marker of sleep need. Interestingly Homerla is primarily involved in the recovery from glutamate-induced neuronal hyperactivity by its buffering effect on intracellular cal¬cium. A fundamental function of sleep may therefore reside in the protection and recovery of the brain from a neuronal hyperactivity imposed by prolonged wakefulness.Moreover, time course gene expression experiments showed that 2032 brain tran¬scripts present a rhythmic variation, but only 391 of those remain rhythmic when mice are sleep deprived at four time points around the clock. This finding clearly suggests that most changes in gene transcription over the day are sleep-wake dependent rather than clock dependent and underlines the importance of sleep in mammalian physiology.In the second part of this PhD, I was interested in the social influence on circadian behavior. Most experiments done in the circadian field have been performed on isolated individuals and have therefore ignored the effect of the social context on circadian behav-ior. Eusocial insect species such as ants are characterized by a division of labor: colony tasks are distributed among individuals, some of them requiring continuous activity such as nursing or rhythmic ones such as foraging. Thus ants represent a suitable model to study the influence of the social context on the circadian clock and its output rhythms.The aim of this part was to address the effect of social context on circadian rhythms in the ant species Camponotus fellah and to characterize its circadian clock at the molecu¬lar level. We therefore developed a video tracking system to follow the locomotor activity of all individuals in a colony. Our results show that most ants are arrhythmic within the colony, but develop, when subjected to social isolation, strong rhythms of activity that intriguingly disappear when individuals are reintroduced into the colony. The rhythmicity observed in isolated ants seems to be driven by the circadian clock as it persists under constant conditions (complete darkness). We then tested whether the apparent arrhyth- micity in the colony stemmed from a masking effect of social interactions on circadian rhythms. Indeed, we found that circadian clocks of ants in the colony are functional but their expression at the behavioral level is inhibited by social interactions. The molecular assessment of the circadian clock functional state in the different social context is still under investigation. Our results suggest that social context is a major determinant of circadian behavior in ants.