Global distributions of diazotrophs abundance, biomass and nitrogen fixation rates - Gridded data product (NetCDF) - Contribution to the MAREDAT World Ocean Atlas of Plankton Functional Types

The MAREDAT atlas covers 11 types of plankton, ranging in size from bacteria to jellyfish. Together, these plankton groups determine the health and productivity of the global ocean and play a vital role in the global carbon cycle. Working within a uniform and consistent spatial and depth grid (map) of the global ocean, the researchers compiled thousands and tens of thousands of data points to identify regions of plankton abundance and scarcity as well as areas of data abundance and scarcity. At many of the grid points, the MAREDAT team accomplished the difficult conversion from abundance (numbers of organisms) to biomass (carbon mass of organisms). The MAREDAT atlas provides an unprecedented global data set for ecological and biochemical analysis and modeling as well as a clear mandate for compiling additional existing data and for focusing future data gathering efforts on key groups in key areas of the ocean. This is a gridded data product about diazotrophic organisms . There are 6 variables. Each variable is gridded on a dimension of 360 (longitude) * 180 (latitude) * 33 (depth) * 12 (month). The first group of 3 variables are: (1) number of biomass observations, (2) biomass, and (3) special nifH-gene-based biomass. The second group of 3 variables is same as the first group except that it only grids non-zero data. We have constructed a database on diazotrophic organisms in the global pelagic upper ocean by compiling more than 11,000 direct field measurements including 3 sub-databases: (1) nitrogen fixation rates, (2) cyanobacterial diazotroph abundances from cell counts and (3) cyanobacterial diazotroph abundances from qPCR assays targeting nifH genes. Biomass conversion factors are estimated based on cell sizes to convert abundance data to diazotrophic biomass. Data are assigned to 3 groups including Trichodesmium, unicellular diazotrophic cyanobacteria (group A, B and C when applicable) and heterocystous cyanobacteria (Richelia and Calothrix). Total nitrogen fixation rates and diazotrophic biomass are calculated by summing the values from all the groups. Some of nitrogen fixation rates are whole seawater measurements and are used as total nitrogen fixation rates. Both volumetric and depth-integrated values were reported. Depth-integrated values are also calculated for those vertical profiles with values at 3 or more depths.

Seawater carbonate chemistry and Strongylocentrotus purpuratus body length and gene expression pattern changes during experiments, 2011

Extensive use of fossil fuels is leading to increasing CO2 concentrations in the atmosphere and causes changes in the carbonate chemistry of the oceans which represents a major sink for anthropogenic CO2. As a result, the oceans' surface pH is expected to decrease by ca. 0.4 units by the year 2100, a major change with potentially negative consequences for some marine species. Because of their carbonate skeleton, sea urchins and their larval stages are regarded as likely to be one of the more sensitive taxa. In order to investigate sensitivity of pre-feeding (2 days post-fertilization) and feeding (4 and 7 days post-fertilization) pluteus larvae, we raised Strongylocentrotus purpuratus embryos in control (pH 8.1 and pCO2 41 Pa e.g. 399 µatm) and CO2 acidified seawater with pH of 7.7 (pCO2 134 Pa e.g. 1318 µatm) and investigated growth, calcification and survival. At three time points (day 2, day 4 and day 7 post-fertilization), we measured the expression of 26 representative genes important for metabolism, calcification and ion regulation using RT-qPCR. After one week of development, we observed a significant difference in growth. Maximum differences in size were detected at day 4 (ca. 10 % reduction in body length). A comparison of gene expression patterns using PCA and ANOSIM clearly distinguished between the different age groups (Two way ANOSIM: Global R = 1) while acidification effects were less pronounced (Global R = 0.518). Significant differences in gene expression patterns (ANOSIM R = 0.938, SIMPER: 4.3% difference) were also detected at day 4 leading to the hypothesis that differences between CO2 treatments could reflect patterns of expression seen in control experiments of a younger larva and thus a developmental artifact rather than a direct CO2 effect. We found an up regulation of metabolic genes (between 10 to 20% in ATP-synthase, citrate synthase, pyruvate kinase and thiolase at day 4) and down regulation of calcification related genes (between 23 and 36% in msp130, SM30B, SM50 at day 4). Ion regulation was mainly impacted by up regulation of Na+/K+-ATPase at day 4 (15%) and down regulation of NHE3 at day 4 (45%). We conclude that in studies in which a stressor induces an alteration in the speed of development, it is crucial to employ experimental designs with a high time resolution in order to correct for developmental artifacts. This helps prevent misinterpretation of stressor effects on organism physiology.

The relationship of E. coli and total coliform culture to the quantitative molecular detection of various fecal indicators, sources, and pathogens in private drinking water wells

Water remains a predominant vector for human enteric pathogens not just for developing countries but also developed nations, where numerous infectious disease outbreaks, linked to the contamination of drinking water have been documented. Private drinking water wells are a source of drinking water that is largely unstudied even though a significant percentage of the population in Ontario relies on wells as their primary water source. As there exists little to no systematic surveillance for enteric infections or outbreaks related to well water sources, these individuals may be at higher risk of waterborne infectious diseases. The relationships between various fecal indicators in the water of private drinking water wells, including E. coli, Total Coliforms (TC) and Bacteroides, and enteric pathogens, including Campylobacter jejuni, Salmonella spp., and Shiga toxin producing E. coli, were studied. Convenience private well water samples collected from various regions of interest during the summer of 2014 underwent membrane filtration and culture to determine quantities of E. coli and TC colony forming units. 289 E. coli positive and 230 TC-only waters were successfully analyzed by individual qPCR assays for the aforementioned enteric pathogens. Microbial source tracking methods targeted to specific Bacteroides were used to determine the source of fecal contamination as either human or bovine. The source of fecal contamination varied by geographic region and is thought to be due to such things as differences in septic tank density and underlying geology, among others. Fecal indicators, E. coli and Bacteroides, were significantly correlated. E. coli as measured by qPCR was more strongly correlated to both total and human-specific Bacteroides genetic markers than culturable E. coli. Lastly, 1.9% of samples showed molecular evidence of contamination with enteric pathogens. Although low, this finding is significant given the limited volume of water available for testing, and suggests a potential health risk to consumers. Knowing the extent of contamination, as well as the biologic source, can better inform risk assessment and the development of potential intervention strategies for private well water in specific regions of Ontario.

Sarcoidosis, alveolar β-actin and pulmonary fibrosis

BACKGROUND: Sarcoidosis is a multisystem granulomatous disease of unknown aetiology. Proteins present within the alveolar space early in sarcoidosis disease may provide an insight into novel mechanisms for the development of fibrotic disease and in particular pulmonary fibrosis.

METHODS: A modified two-dimensional difference gel electrophoresis protocol was applied to the human bronchoalveolar lavage fluid (hBALF) of four patients with non-persistent pulmonary interstitial disease at 4-year follow-up (defined as mild disease) and four patients who developed pulmonary interstitial disease at 4-year follow-up (defined as severe disease). The protein β-actin was identified by LC-MS/MS from a preparative gel and found to be significantly elevated in early lavages from the severe disease group. To look at the potential pro-fibrotic effects of this protein, primary human pulmonary fibroblasts (CCD-19Lu) were treated with recombinant β-actin following which qPCR and ELISA assays were used to measure any effects.

RESULTS: We found that β-actin levels were significantly elevated in early hBALF samples in patients who subsequently developed severe disease when compared to the mild group. Treating primary human pulmonary fibroblasts with recombinant β-actin led to enhanced gene expression of the pro-fibrotic markers alpha smooth muscle actin and collagen 1 as well as the increased secretion of interleukin-13 and metalloproteinases 3 and 9.

CONCLUSION: Free β-actin within the lungs of sarcoidosis patients potentially may contribute to disease pathogenesis particularly in the context of abnormal remodelling and the development of pulmonary fibrosis.

An Ex Vivo Model for Studying Hepatic Schistosomiasis and the Effect of Released Protein from Dying Eggs

BACKGROUND: We report the use of an ex vivo precision cut liver slice (PCLS) mouse model for studying hepatic schistosomiasis. In this system, liver tissue is unfixed, unfrozen, and alive for maintenance in culture and subsequent molecular analysis.

METHODS AND FINDINGS: Using thick naive mouse liver tissue and sterile culture conditions, the addition of soluble egg antigen (SEA) derived from Schistosoma japonicum eggs, followed 4, 24 and 48 hrs time points. Tissue was collected for transcriptional analysis and supernatants collected to quantitate liver enzymes, cytokines and chemokines. No significant hepatotoxicity was demonstrated by supernatant liver enzymes due to the presence of SEA. A proinflammatory response was observed both at the transcriptional level and at the protein level by cytokine and chemokine bead assay. Key genes observed elevated transcription in response to the addition of SEA included: IL1-α and IL1-β, IL6, all associated with inflammation. The recruitment of antigen presenting cells was reflected in increases in transcription of CD40, CCL4 and CSF1. Indications of tissue remodeling were seen in elevated gene expression of various Matrix MetalloProteinases (MMP3, 9, 10, 13) and delayed increases in TIMP1. Collagen deposition was significantly reduced in the presence of SEA as shown in COL1A1 expression by qPCR after 24 hrs culture. Cytokine and chemokine analysis of the culture supernatants confirmed the elevation of proteins including IL6, CCL3, CCL4 and CXCL5.

CONCLUSIONS: This ex vivo model system for the synchronised delivery of parasite antigen to liver tissue provides an insight into the early phase of hepatic schistosomiasis, corresponding with the release of soluble proteins from dying schistosome eggs.

High prevalence of Schistosoma japonicum and Fasciola gigantica in bovines from Northern Samar, the Philippines

The cause of zoonotic schistosomiasis in the Philippines is Schistosoma japonicum, which infects up to 46 mammalian hosts, including humans and bovines. In China, water buffaloes have been identified as major reservoir hosts for schistosomiasis japonica, contributing up to 75% of human transmission. In the Philippines, water buffaloes (carabao; Bubalus bubalis carabanesis) have, historically, been considered unimportant reservoirs. We therefore revisited the possible role of bovines in schistosome transmission in the Philippines, using the recently described formalin-ethyl acetate sedimentation (FEA-SD) technique and a qPCR assay to examine fecal samples from 153 bovines (both carabao and cattle) from six barangays in Northern Samar. A high prevalence of S. japonicum was found using qPCR and FEA-SD in both cattle (87.50% and 77.08%, respectively) and carabao (80.00% and 55.24%, respectively). The average daily egg output for each bovine was calculated at 195,000. High prevalence and infection intensity of F. gigantica was also found in the bovines by qPCR and FEA-SD (95.33% and 96.00%, respectively). The identification of bovines as major reservoir hosts for S. japonicum transmission suggests that bovine treatment and/or vaccination, as one becomes available, should be included in any future control program that aims to reduce the disease burden due to schistosomiasis in the Philippines.

Real-time PCR demonstrates high prevalence of Schistosoma japonicum in the Philippines:implications for surveillance and control

BACKGROUND: The Philippines has a population of approximately 103 million people, of which 6.7 million live in schistosomiasis-endemic areas with 1.8 million people being at risk of infection with Schistosoma japonicum. Although the country-wide prevalence of schistosomiasis japonica in the Philippines is relatively low, the prevalence of schistosomiasis can be high, approaching 65% in some endemic areas. Of the currently available microscopy-based diagnostic techniques for detecting schistosome infections in the Philippines and elsewhere, most exhibit varying diagnostic performances, with the Kato-Katz (KK) method having particularly poor sensitivity for detecting low intensity infections. This suggests that the actual prevalence of schistosomiasis japonica may be much higher than previous reports have indicated.

METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: Six barangay (villages) were selected to determine the prevalence of S. japonicum in humans in the municipality of Palapag, Northern Samar. Fecal samples were collected from 560 humans and examined by the KK method and a validated real-time PCR (qPCR) assay. A high S. japonicum prevalence (90.2%) was revealed using qPCR whereas the KK method indicated a lower prevalence (22.9%). The geometric mean eggs per gram (GMEPG) determined by the qPCR was 36.5 and 11.5 by the KK. These results, particularly those obtained by the qPCR, indicate that the prevalence of schistosomiasis in this region of the Philippines is much higher than historically reported.

CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Despite being more expensive, qPCR can complement the KK procedure, particularly for surveillance and monitoring of areas where extensive schistosomiasis control has led to low prevalence and intensity infections and where schistosomiasis elimination is on the horizon, as for example in southern China.

Sensitive and specific detection of viable Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis in raw milk by the Peptide-mediated magnetic separation (PMS)-phage assay

This study describes further validation of a previously described Peptide-mediated magnetic separation (PMS)-Phage assay, and its application to test raw cows’ milk for presence of viable Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis (MAP). The inclusivity and exclusivity of the PMS-phage assay were initially assessed, before the 50% limit of detection (LOD50) was determined and compared with those of PMS-qPCR (targeting both IS900 and f57) and PMS-culture. These methods were then applied in parallel to test 146 individual milk samples and 22 bulk tank milk samples from Johne’s affected herds. Viable MAP were detected by the PMS-phage assay in 31 (21.2%) of 146 individual milk samples (mean plaque count of 228.1 PFU/50 ml, range 6-948 PFU/50 ml), and 13 (59.1%) of 22 bulk tank milks (mean plaque count of 136.83 PFU/50 ml, range 18-695 PFU/50 ml). In contrast, only 7 (9.1%) of 77 individual milks and 10 (45.4%) of 22 bulk tank milks tested PMS-qPCR positive, and 17 (11.6%) of 146 individual milks and 11 (50%) of 22 bulk tank milks tested PMS-culture positive. The mean 50% limits of detection (LOD50) of the PMS-phage, PMS-IS900 qPCR and PMS-f57 qPCR assays, determined by testing MAP-spiked milk, were 0.93, 135.63 and 297.35 MAP CFU/50 ml milk, respectively. Collectively, these results demonstrate that, in our laboratory, the PMS-phage assay is a sensitive and specific method to quickly detect the presence of viable MAP cells in milk. However, due to its complicated, multi-step nature, the method would not be a suitable MAP screening method for the dairy industry.

Genregulation in der Drosophila Spermatogenese am Beispiel der Mst(3)CGP-Genfamilie

In dieser Dissertation wird die Rolle des zentralen Kontrollelementes TCE auf unterschiedlichen Ebenen der Genexpression untersucht. Das TCE verhindert die Translation prämeiotisch gebildeter mRNAs in der Spermatogenese von Drosophila bis zu einem späten postmeiotischen Stadium. Gleichzeitig provoziert es Transkriptionsaktivität. Das TCE wurde zunächst in einer kleinen Genfamilie identifiziert und am Beispiel des Gens Mst87F detaillierter untersucht. In EMSA-Experimenten wurde die Komplexbildung mit regulatorischen Proteinen aus Proteinextrakten des Hodengewebes am TCE der Mst87F mRNA nachgewiesen. Massenspektrometrische Analysen ergaben u.a. die Kandidatenproteine Exuperantia (Exu), dFmr1 und CG3213. Die Komplexbildung an einem zweiten Mitglied der Genfamilie - Mst98Ca -, welches sich in der Genstruktur und dem Proteinaufbau von Mst87F unterscheidet, belegt die Allgemeingültigkeit dieser Interaktion. Beim Einsatz von veränderten TCE-Sequenzen ergibt sich ein abweichendes Erscheinungsbild der Komplexe, was mit dem Verlust der Funktion korreliert. Auch die Komplexbildung mit den rekombinanten Proteinen von exuperantia und dfmr1 erfolgt an beiden RNAs in gleicher Weise. In Kombination wird ein stärkerer Shift erzeugt. In einer Exu-defizienten Mutante beobachtet man drastische Veränderungen in der Lokalisation von einem Mst87F-GFP- bzw. CG3213-GFP-Fusionsprotein. Analysen mittels der qPCR zeigen eine drastische Verringerung der Mst87F mRNA Menge. Beides lässt vermuten, dass das Fehlen von Exu bereits in frühen Stadien zu molekularen Defekten führt. Um die Translationskontrolle zu umgehen, wurden Transgene mit einer IRES (aus dem Gen reaper) an verschiedenen Positionen des 5'UTRs erzeugt. Die erwartete Translationsinitiation durch die IRES blieb aus. Northern- und qPCR-Analysen zeigen eine starke Reduktion des mRNA-Niveaus. Somit kann aufgrund der drastischen Deregulation auf Transkriptionsebene der Effekt auf die Translationskontrolle nicht mehr analysiert werden. Überraschenderweise wurden durch die Verwendung einer anderen IRES (aus der Genkassette CG31311) die Expressionscharakteristika des Ursprungsgens auf Mst87F übertragen. Das Fusionsprotein lässt sich plötzlich in den Ommatidien der Komplexaugen nachweisen. Da aus früheren Arbeiten bereits eine Rolle des TCE auf Transkriptionsebene nachgewiesen ist, wurde die Komplexbildung auf Mst87F-DNA-Fragmente mit TCE ausgedehnt. Analysen unter Verwendung der rekombinanten Proteine Exu und dFmr1 verliefen negativ. Daraufhin sollten massenspektrometrische Experimente neue Kandidaten für regulatorische Proteine auf DNA-Ebene identifizieren. Von vier weiteren Kandidaten zeigen zwei unter RNAi-Einfluß komplette Sterilität und starke Defekte in der Spermienentwicklung.

Colorimetric Assessment of BCR-ABL1 Transcripts in Clinical Samples Via Gold Nanoprobes

Gold nanoparticles functionalized with thiolated oligonucleotides (Au-nanoprobes) have been used in a range of applications for the detection of bioanalytes of interest, from ions to proteins and DNA targets. These detection strategies are based on the unique optical properties of gold nanoparticles, in particular, the intense color that is subject to modulation by modification of the medium dieletric. Au-nanoprobes have been applied for the detection and characterization of specific DNA sequences of interest, namely pathogens and disease biomarkers. Nevertheless, despite its relevance, only a few reports exist on the detection of RNA targets. Among these strategies, the colorimetric detection of DNA has been proven to work for several different targets in controlled samples but demonstration in real clinical bioanalysis has been elusive. Here, we used a colorimetric method based on Au-nanoprobes for the direct detection of the e14a2 BCR-ABL fusion transcript in myeloid leukemia patient samples without the need for retro-transcription. Au-nanoprobes directly assessed total RNA from 38 clinical samples, and results were validated against reverse transcription-nested polymerase chain reaction (RT-nested PCR) and reverse transcription-quantitative polymerase chain reaction (RT-qPCR). The colorimetric Au-nanoprobe assay is a simple yet reliable strategy to scrutinize myeloid leukemia patients at diagnosis and evaluate progression, with obvious advantages in terms of time and cost, particularly in low- to medium-income countries where molecular screening is not routinely feasible. Graphical abstract Gold nanoprobe for colorimetric detection of BCR-ABL1 fusion transcripts originating from the Philadelphia chromosome.

miRNAs as therapeutic agents in neurodegeneration, a pilot study

L’échec des différents essais cliniques souligne la nécessité de développer des nouvelles thérapies pour la maladie d’Alzheimer (MA), la cause la plus commune de démence. Les microARNs (miARNs) sont les ARNs non-codants les plus étudiés et ils jouent un rôle important dans la modulation de l’expression des gènes et de multiples voies de signalisation. Des études antérieures, dont celles de mon laboratoire d’accueil, ont permis de développer l’hypothèse que certains membres de la famille miR-15/107 (c.-à-d. miR-15ab, miR-16, miR-195, miR-424, and miR-497) pourraient être utilisés comme agents thérapeutiques dans MA. En effet, cette famille avait le potentiel de réguler de multiples gènes associés à MA, tels que la protéine précurseur de l’amyloïde (APP), la β-secrétase (BACE1), et la protéine Tau. Tel que démontré dans ce projet de thèse, j’ai choisi miR-16 comme cible thérapeutique potentielle pour MA parmi tous les membres de la famille. L’essai luciférase dans ce projet confirme que miR-16 peut réguler simultanément APP et BACE1, directement par une interaction avec la région non-codante en 3’ de l’ARNm). Notamment, nous observons aussi une réduction de la production des peptides amyloïdes et de la phosphorylation de Tau après une augmentation de miR-16 en cellule. J’ai ensuite validé mes résultats in vivo dans la souris en utilisant une méthode de livraison de miR-16 via une pompe osmotique implanté dans le cerveau. Dans ce cas, l’expression des protéines d’intérêts (APP, BACE1, Tau) a été mesurée par immunobuvardage et PCR à temps réel. Après validation, ces résultats ont été complémentés par une étude protéomique (iTRAQ) du tronc cérébral et de l’hippocampe, deux régions associées à la maladie. Ces données m’ont permis d’identifier d’autres protéines régulées par miR-16 in vivo, incluant α-Synucléine, Transferrine receptor1, et SRm300. Une autre observation intéressante : les voies régulées par miR-16 in vivo sont directement en lien avec le stress oxydatif et la neurodégénération. En résumé, ce travail démontre l’efficacité et la faisabilité d’utiliser un miARN comme outil thérapeutique pour la maladie d’Alzheimer. Ces résultats rentrent dans un cadre plus vaste de découvrir de nouvelles cibles pour MA, et en particulier la forme sporadique de la maladie qui représente plus de 95% de tous les cas. Évidemment, la découverte d’une molécule pouvant cibler simultanément les deux pathologies de la maladie (plaques amyloïdes et hyper phosphorylation de tau) est nouvelle et intéressante, et ce domaine de recherche ouvre la porte aux autres petits ARNs non-codants dans MA et les maladies neurodégénératives connexes.

Étude de l'expression des microARNs et des enzymes de synthèse des corticostéroïdes dans le développement pulmonaire

Le syndrome de détresse respiratoire du nouveau-né (SDR) est l’une des pathologies les plus fréquentes dont souffrent les bébés prématurés. Le SDR est causé par un déficit dans la synthèse du surfactant pulmonaire en raison de l’immaturité du poumon lors d’une naissance prématurée. Plusieurs éléments régulent le développement pulmonaire notamment les stéroïdes sexuels et les corticostéroïdes. Le sexe est aussi un élément régulateur du développement pulmonaire. En effet, les garçons sont plus atteints que les filles par le SDR. Ce dimorphisme sexuel est attribué aux androgènes. Le traitement anténatal aux glucocorticoïdes est prescrit aux femmes qui sont à risque d’accoucher prématurément. En effet, les corticostéroïdes favorisent la maturation pulmonaire anténatale. Également, il a été démontré que les microARNs sont primordiaux pour le développement pulmonaire. Ceci nous a conduit à étudier l’impact des androgènes sur le profil d’expression des microARNs lors de la transition du stade canaliculaire au stade sacculaire (jour gestationnel (JG)17.0 au JG18.0), période qui coïncide avec la montée de la synthèse et de la sécrétion du surfactant chez la souris. Tout d’abord, nous avons étudié la stabilité des gènes de normalisation (snoRNAs) afin de quantifier les microARNs par qPCR. Cette analyse a été effectuée avec 3 logiciels différents et sur plusieurs stades du développement notamment de la période pseudoglandulaire jusqu’au stade alvéolaire chez les deux sexes. On a identifié les meilleures combinaisons de gènes de normalisation les plus stables pour chaque stade du développement étudié ainsi que pour la période couvrant tous les stades étudiés. Ensuite nous avons analysé à GD17.0 et GD18.0 le profil d’expression des microARNs chez des fœtus mâles dont les mères ont été traitées au flutamide (anti-androgènes pure). Les résultats ont montré que 43 microARNs matures sont modulés par les androgènes à GD17.0 et 35 microARNs à GD18.0. Pour certains microARNs, nous avons identifié des cibles potentielles qui sont inversement modulées par les androgènes par rapport aux microARNs. Ces cibles sont impliquées dans plusieurs processus biologiques tels que le métabolisme des lipides et la prolifération cellulaire ainsi que dans des fonctions moléculaires tels que la liaison des facteurs de transcription. Des expériences de validation ont été effectuées par qPCR. Nos résultats ont montré que les androgènes régulent des processus qui peuvent être impliqués dans la maturation pulmonaire via la régulation des microARNs. En plus de l’intérêt porté aux androgènes dans la maturation pulmonaire, nous avons analysé l’expression d’enzymes de synthèse des corticostéroïdes dans le poumon fœtal humain. L’expression de l’enzyme 21-hydroxylase a été étudiée par qPCR et par immunobuvardage. Également la localisation de l’ARNm de cette enzyme clé de la synthèse des glucocorticoïdes, a été effectuée par hybridation in situ. L’ARNm de CYP21A2 a été détecté par qPCR dans les 34 échantillons analysés et dont les âges variaient entre 17 et 40 semaines de grossesse. Aucune corrélation, avec l’âge gestationnel ou le sexe, n’a été observée. Des niveaux significatifs de la protéine 21-hydroxylase ont été détectés dans nos échantillons. Nous avons investigué l’expression d’autres enzymes impliquées dans la voie de synthèse des glucocorticoïdes notamment CYP11B1, CYP11B2 et CYP17A1. Les ARNm des gènes CYP11B1, CYP11B2 n’ont pas été détectés dans nos échantillons, contrairement à CYP17A1 dont l’ARNm a été détecté dans tous nos tissus fœtaux analysés. La protéine de la 17α-hydroxylase a été détectée à de faibles niveaux. Nos résultats d’hybridation in situ ont montré que l’expression de CYP21A2 est localisée presqu’exclusivement dans l’épithélium pulmonaire distal. Nos résultats suggèrent que les produits de la 21-hydroxylase agiront via une action intracrine sur l’épithélium distal en activant le récepteur des glucocorticoïdes (GR). L’activation du récepteur des minéralocorticoïdes (MR) ne semble pas dépendre de produits de la 21-hydroxylase en raison des quantités importantes d’aldostérone circulante.

Non-invasive diagnosis of pediatric tuberculosis

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-08

Investigating the Function of a Small Secreted Protein Family in Physcomitrella Patens

The correct development of multicellular organisms depends upon the perception of signals secreted by cells in order to co-ordinate cell differentiation. The Physcomitrella patens genome encodes many components of potential signaling systems, including putative receptor proteins and putative secreted protein ligands, yet at present little characterization of these proteins has been carried out. We are currently attempting to characterize the expression pattern and function of a family of 6 secreted proteins exhibiting homology to PrsS, the ligand that controls self-incompatibility (SI) in Papaver rhoeas (field poppy). In poppy, PrsS interacts a receptor on the surface of pollen tubes, PrpS causing SI by programmed cell death. Homologues of this protein (SPH – S-Protein Homologues) exist in dicotyledonous plants and bryophytes but not in other plant taxa. We aim to determine spatiotemporal expression differences between these proteins via reporter gene analysis and qPCR of cDNA. In addition we are in the process of creating targeted gene knockouts for all 6 of the genes in P. patens. We are also searching for receptors of PrpS in Physcomitrella using a bioinformatic strategy alongside phage display. In accomplishing this we hope to determine the function of a small novel secreted protein family in Physcomitrella but in addition we also hope to elucidate the function of SPH proteins in Arabidopsis.

Diversité microbienne associée au cycle du méthane dans les mares de fonte du pergélisol subarctique

La fonte et l’effondrement du pergélisol riche en glace dans la région subarctique du Québec ont donné lieu à la formation de petits lacs (mares de thermokarst) qui émettent des gaz à effet de serre dans l’atmosphère tels que du dioxyde de carbone et du méthane. Pourtant, la composition de la communauté microbienne qui est à la base des processus biogéochimiques dans les mares de fonte a été très peu étudiée, particulièrement en ce qui concerne la diversité et l’activité des micro-organismes impliqués dans le cycle du méthane. L’objectif de cette thèse est donc d’étudier la diversité phylogénétique et fonctionnelle des micro-organismes dans les mares de fonte subarctiques en lien avec les caractéristiques de l’environnement et les émissions de méthane. Pour ce faire, une dizaine de mares ont été échantillonnées dans quatre vallées situées à travers un gradient de fonte du pergélisol, et disposant de différentes propriétés physico-chimiques. Selon les vallées, les mares peuvent être issues de la fonte de palses (buttes de tourbe, à dominance organique) ou de lithalses (buttes de sol à dominance minérale) ce qui influence la nature du carbone organique disponible pour la reminéralisation microbienne. Durant l’été, les mares étaient fortement stratifiées; il y avait un fort gradient physico-chimique au sein de la colonne d’eau, avec une couche d’eau supérieure oxique et une couche d’eau profonde pauvre en oxygène ou anoxique. Pour identifier les facteurs qui influencent les communautés microbiennes, des techniques de séquençage à haut débit ont été utilisées ciblant les transcrits des gènes de l’ARNr 16S et des gènes impliqués dans le cycle du méthane : mcrA pour la méthanogenèse et pmoA pour la méthanotrophie. Pour évaluer l’activité des micro-organismes, la concentration des transcrits des gènes fonctionnels a aussi été mesurée avec des PCR quantitatives (qPCR). Les résultats montrent une forte dominance de micro-organismes impliqués dans le cycle du méthane, c’est-à-dire des archées méthanogènes et des bactéries méthanotrophes. L’analyse du gène pmoA indique que les bactéries méthanotrophes n’étaient pas seulement actives à la surface, mais aussi dans le fond de la mare où les concentrations en oxygène étaient minimales; ce qui est inattendu compte tenu de leur besoin en oxygène pour consommer le méthane. En général, la composition des communautés microbiennes était principalement influencée par l’origine de la mare (palse ou lithalse), et moins par le gradient de dégradation du pergélisol. Des variables environnementales clefs comme le pH, le phosphore et le carbone organique dissous, contribuent à la distinction des communautés microbiennes entre les mares issues de palses ou de lithalses. Avec l’intensification des effets du réchauffement climatique, ces communautés microbiennes vont faire face à des changements de conditions qui risquent de modifier leur composition taxonomique, et leurs réponses aux changements seront probablement différentes selon le type de mares. De plus, dans le futur les conditions d’oxygénation au sein des mares seront soumises à des modifications majeures associées avec un changement dans la durée des périodes de fonte de glace et de stratification. Ce type de changement aura un impact sur l’équilibre entre la méthanogenèse et la méthanotrophie, et affectera ainsi les taux d’émissions de méthane. Cependant, les résultats obtenus dans cette thèse indiquent que les archées méthanogènes et les bactéries méthanotrophes peuvent développer des stratégies pour survivre et rester actives au-delà des limites de leurs conditions d’oxygène habituelles.