The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

Imperial legacy? The EU's Developmental Model and the Crisis of the European Periphery. CES Papers - Open Forum #19, 2013-2014

The high hopes for rapid convergence of Eastern and Southern EU member states are increasingly being disappointed. With the onset of the Eurocrisis convergence has given way to divergence in the southern members, and many Eastern members have made little headway in closing the development gap. The EU´s performance compares unfavourably with East Asian success cases as well as with Western Europe´s own rapid catch-up to the USA after 1945. Historical experience indicates that successful catch up requires that less-developed economies to some extent are allowed to free-ride on an open international economic order. However, the EU´s model is based on the principle of a level-playing field, which militates against such a form of economic integration. The EU´s developmental model thus contrasts with the various strategies that have enabled successful catch up of industrial latecomers. Instead the EU´s current approach is more and more reminiscent of the relations between the pre-1945 European empires and their dependent territories. One reason for this unfortunate historical continuity is that the EU appears to have become entangled in its own myths. In the EU´s own interpretation, European integration is a peace project designed to overcome the almost continuous warfare that characterised the Westphalian system. As the sovereign state is identified as the root cause of all evil, any project to curtail its room of manoeuvre must ultimately benefit the common good. Yet, the existence of a Westphalian system of nation states is a myth. Empires and not states were the dominant actors in the international system for at least the last three centuries. If anything, the dawn of the age of the sovereign state in Western Europe occurred after 1945 with the disintegration of the colonial empires and thus historically coincided with the birth of European integration.

The developmental control of size in insects

The mechanisms that control the sizes of a body and its many parts remain among the great puzzles in developmental biology. Why do animals grow to a species-specific body size, and how is the relative growth of their body parts controlled to so they grow to the right size, and in the correct proportion with body size, giving an animal its species-characteristic shape? Control of size must involve mechanisms that somehow assess some aspect of size and are upstream of mechanisms that regulate growth. These mechanisms are now beginning to be understood in the insects, in particular in Manduca sexta and Drosophila melanogaster. The control of size requires control of the rate of growth and control of the cessation of growth. Growth is controlled by genetic and environmental factors. Insulin and ecdysone, their receptors, and intracellular signaling pathways are the principal genetic regulators of growth. The secretion of these growth hormones, in turn, is controlled by complex interactions of other endocrine and molecular mechanisms, by environmental factors such as nutrition, and by the physiological mechanisms that sense body size. Although the general mechanisms of growth regulation appear to be widely shared, the mechanisms that regulate final size can be quite diverse.

Drosophila melanogaster larvae make nutritional choices that minimize developmental time

Organisms from slime moulds to humans carefully regulate their macronutrient intake to optimize a wide range of life history characters including survival, stress resistance, and reproductive success. However, life history characters often differ in their response to nutrition, forcing organisms to make foraging decisions while balancing the trade-offs between these effects. To date, we have a limited understanding of how the nutritional environment shapes the relationship between life history characters and foraging decisions. To gain insight into the problem, we used a geometric framework for nutrition to assess how the protein and carbohydrate content of the larval diet affected key life history traits in the fruit fly, Drosophila melanogaster. In no-choice assays, survival from egg to pupae, female and male body size, and ovariole number - a proxy for female fecundity - were maximized at the highest protein to carbohydrate (P:C) ratio (1.5:1). In contrast, development time was minimized at intermediate P:C ratios, around 1:2. Next, we subjected larvae to two-choice tests to determine how they regulated their protein and carbohydrate intake in relation to these life history traits. Our results show that larvae targeted their consumption to P:C ratios that minimized development time. Finally, we examined whether adult females also chose to lay their eggs in the P:C ratios that minimized developmental time. Using a three-choice assay, we found that adult females preferentially laid their eggs in food P:C ratios that were suboptimal for all larval life history traits. Our results demonstrate that D. melanogaster larvae make foraging decisions that trade-off developmental time with body size, ovariole number, and survival. In addition, adult females make oviposition decisions that do not appear to benefit the larvae. We propose that these decisions may reflect the living nature of the larval nutritional environment in rotting fruit. These studies illustrate the interaction between the nutritional environment, life history traits, and foraging choices in D. melanogaster, and lend insight into the ecology of their foraging decisions.

Primary sex determination of placental mammals: a modelling study uncovers dynamical developmental constraints in the formation of Sertoli and granulosa cells

Primary sex determination in placental mammals is a very well studied developmental process. Here, we aim to investigate the currently established scenario and to assess its adequacy to fully recover the observed phenotypes, in the wild type and perturbed situations. Computational modelling allows clarifying network dynamics, elucidating crucial temporal constrains as well as interplay between core regulatory modules.

Evolutionary history of the recruitment of conserved developmental genes in association to the formation and diversification of a novel trait

The origin and modification of novel traits are important aspects of biological diversification. Studies combining concepts and approaches of developmental genetics and evolutionary biology have uncovered many examples of the recruitment, or co-option, of genes conserved across lineages for the formation of novel, lineage-restricted traits. However, little is known about the evolutionary history of the recruitment of those genes, and of the relationship between them -for example, whether the co-option involves whole or parts of existing networks, or whether it occurs by redeployment of individual genes with de novo rewiring. We use a model novel trait, color pattern elements on butterfly wings called eyespots, to explore these questions. Eyespots have greatly diversified under natural and sexual selection, and their formation involves genetic circuitries shared across insects.

Developmental control of H+/amino acid permease gene expression during seed development of Arabidopsis

Long distance transport of amino acids is mediated by several families of differentially expressed amino acid transporters. The two genes AAP1 and AAP2 encode broad specificity H+-amino acid co-transporters and are expressed to high levels in siliques of Arabidopsis, indicating a potential role in supplying the seeds with organic nitrogen. The expression of both genes is developmentally controlled and is strongly induced in siliques at heart stage of embryogenesis, shortly before induction of storage protein genes. Histochemical analysis of transgenic plants expressing promoter-GUS fusions shows that the genes have non-overlapping expression patterns in siliques. AAP1 is expressed in the endosperm and the cotyledons whereas AAP2 is expressed in the vascular strands of siliques and in funiculi. The endosperm expression of AAP1 during early stages of seed development indicates that the endosperm serves as a transient storage tissue for organic nitrogen. Amino acids are transported in both xylem and phloem but during seed filling are imported only via the phloem. AAP2, which is expressed in the phloem of stems and in the veins supplying seeds, may function in uptake of amino acids assimilated in the green silique tissue, in the retrieval of amino acids leaking passively out of the phloem and in xylem-to-phloem transfer along the path. The promoters provide excellent tools to study developmental, hormonal and metabolic control of nitrogen nutrition during development and may help to manipulate the timing and composition of amino acid import into seeds.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

Supplemental driver safety program development. Volume I: developmental research and evaluation. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Oil-in-water content monitor developmental program summary /

Supersedes report no. CG-D-188-75 (Dec. 1975)--with the same title.

Developmental methodology: basic training program for police traffic services. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Oogenesis: the storage of developmental information

Mode of access: Internet.

Results of tests on 25 bureau of ships - RCA developmental Williams memory tubes - type C73376B /

"April 29, 1953"

Illinois natural resources : an industrial developmental asset /

Cover title.

Alphechon : evaluation of a developmental video storage tube /

COO 1469-0197.