Distinct population structure for co-occurring Anopheles goeldii and Anopheles triannulatus in Amazonian Brazil

To evaluate whether environmental heterogeneity contributes to the genetic heterogeneity in Anopheles triannulatus, larval habitat characteristics across the Brazilian states of Roraima and Pará and genetic sequences were examined. A comparison with Anopheles goeldii was utilised to determine whether high genetic diversity was unique to An. triannulatus. Student t test and analysis of variance found no differences in habitat characteristics between the species. Analysis of population structure of An. triannulatus and An. goeldii revealed distinct demographic histories in a largely overlapping geographic range. Cytochrome oxidase I sequence parsimony networks found geographic clustering for both species; however nuclear marker networks depicted An. triannulatus with a more complex history of fragmentation, secondary contact and recent divergence. Evidence of Pleistocene expansions suggests both species are more likely to be genetically structured by geographic and ecological barriers than demography. We hypothesise that niche partitioning is a driving force for diversity, particularly in An. triannulatus.

Forecasting changes in population genetic structure of alpine plants in response to global warming.

Species range shifts in response to climate and land use change are commonly forecasted with species distribution models based on species occurrence or abundance data. Although appealing, these models ignore the genetic structure of species, and the fact that different populations might respond in different ways because of adaptation to their environment. Here, we introduced ancestry distribution models, that is, statistical models of the spatial distribution of ancestry proportions, for forecasting intra-specific changes based on genetic admixture instead of species occurrence data. Using multi-locus genotypes and extensive geographic coverage of distribution data across the European Alps, we applied this approach to 20 alpine plant species considering a global increase in temperature from 0.25 to 4 °C. We forecasted the magnitudes of displacement of contact zones between plant populations potentially adapted to warmer environments and other populations. While a global trend of movement in a north-east direction was predicted, the magnitude of displacement was species-specific. For a temperature increase of 2 °C, contact zones were predicted to move by 92 km on average (minimum of 5 km, maximum of 212 km) and by 188 km for an increase of 4 °C (minimum of 11 km, maximum of 393 km). Intra-specific turnover-measuring the extent of change in global population genetic structure-was generally found to be moderate for 2 °C of temperature warming. For 4 °C of warming, however, the models indicated substantial intra-specific turnover for ten species. These results illustrate that, in spite of unavoidable simplifications, ancestry distribution models open new perspectives to forecast population genetic changes within species and complement more traditional distribution-based approaches.

Dysfonction endothéliale et risque cardiovasculaire : l'exercice protège la fonction endothéliale et prévient la maladie cardiovasculaire [Endothelial dysfunction and cardiovascular risk : xercise protects endothelial function and prevents cardiovascular disease]

Objectifs : Décrire les caractéristiques de la dysfonction endothéliale associée au risque cardiovasculaire et expliciter les mécanismes biologiques par lesquels l'exercice stimule et/ou restaure la fonction endothéliale. Actualités : La fonction endothéliale, via les effets vasculoprotecteurs du monoxyde d'azote (NO), préserve la santé cardiovasculaire. Le dysfonctionnement endothélial est un facteur prédictif de la survenue des événements cardiovasculaires. L'endothélium est donc un organe cible préventif et thérapeutique prioritaire pour diminuer le risque cardiovasculaire. Perspectives : Les études épidémiologiques mettent en évidence les bienfaits de l'exercice régulier sur la fonction endothéliale, via une action endothéliale directe. L'approche expérimentale permet aujourd'hui de mieux cerner les mécanismes biologiques protecteurs de l'exercice. L'exercice, via l'élévation des forces de cisaillement, protège et/ou normalise la fonction endothéliale en augmentant la biodisponibilité en NO soit par une stimulation de la production de NO et/ou, soit par une augmentation des défenses antioxydantes et/ou une atténuation des enzymes prooxydantes. Conclusion : La connaissance des mécanismes biologiques protecteurs de l'exercice doit permettre d'encourager la pratique d'un exercice régulier par tous pour prévenir et réduire la mortalité cardiovasculaire.

Structure-based drug design studies of the interactions ofent-kaurane diterpenes derived from Wedelia paludosa with the Plasmodium falciparumsarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase PfATP6

Malaria is responsible for more deaths around the world than any other parasitic disease. Due to the emergence of strains that are resistant to the current chemotherapeutic antimalarial arsenal, the search for new antimalarial drugs remains urgent though hampered by a lack of knowledge regarding the molecular mechanisms of artemisinin resistance. Semisynthetic compounds derived from diterpenes from the medicinal plant Wedelia paludosawere tested in silico against the Plasmodium falciparumCa2+-ATPase, PfATP6. This protein was constructed by comparative modelling using the three-dimensional structure of a homologous protein, 1IWO, as a scaffold. Compound 21 showed the best docking scores, indicating a better interaction with PfATP6 than that of thapsigargin, the natural inhibitor. Inhibition of PfATP6 by diterpene compounds could promote a change in calcium homeostasis, leading to parasite death. These data suggest PfATP6 as a potential target for the antimalarial ent-kaurane diterpenes.

Where do these bugs come from? Phenotypic structure ofTriatoma infestans populations after control interventions in the Argentine Chaco

House re-invasion by native triatomines after insecticide-based control campaigns represents a major threat for Chagas disease vector control. We conducted a longitudinal intervention study in a rural section (Area III, 407 houses) of Pampa del Indio, northeastern Argentina, and used wing geometric morphometry to compare pre-spray and post-spray (re-infestant bugs) Triatoma infestanspopulations. The community-wide spraying with pyrethroids reduced the prevalence of house infestation by T. infestans from 31.9% to < 1% during a four-year follow-up, unlike our previous studies in the neighbouring Area I. Two groups of bug collection sites differing in wing shape variables before interventions (including 221 adults from 11 domiciles) were used as a reference for assigning 44 post-spray adults. Wing shape variables from post-spray, high-density bug colonies and pre-spray groups were significantly different, suggesting that re-infestant insects had an external origin. Insects from one house differed strongly in wing shape variables from all other specimens. A further comparison between insects from both areas supported the existence of independent re-infestation processes within the same district. These results point to local heterogeneities in house re-infestation dynamics and emphasise the need to expand the geographic coverage of vector surveillance and control operations to the affected region.

Molecular and physiological characterisation of lonotropic receptors in the sacculus in drosophila

Chemosensation is the detection of chemical signals in the environment that enable an animal to make informed decisions about food choice, mate preference or predator detection. Dissecting the molecular and neural mechanisms by which animals detect chemical cues is an important goal towards understanding how they interact with the environment. An attractive system to dissect the mechanisms of chemosensation is the olfactory system. One of the most-investigated olfactory systems is that of Drosophila melanogaster, a model organism that is amenable to a powerful combination of genetic and physiological analyses. Embedded within the antennal olfactory organ of Drosophila is an unusual sensory structure called the sacculus. The sacculus is comprised of three distinct chambers, each lined with several sensilla housing two to three neurons. Previous morphological, anatomical and surgical studies of sacculus neurons have implicated sacculus neurons in chemosensation, hygrosensation and/or thermosensation. While a subset of sacculus neurons have been physiologically characterised as temperature sensors, the role of this organ has remained largely mysterious, due to its inaccessibility to peripheral electrophysiological analysis. Recently a new family of olfactory receptors, the lonotropic Receptors (IRs), was identified. Five IRs are expressed in sacculus neurons providing the first selective molecular markers for these cells. In this thesis I describe the molecular, physiological and anatomical characterisation of these neurons. Genetic labelling of specific populations of sacculus neurons with anatomical (CD8:GFP) reporters has identified neurons in sacculus chambers I and II express IR40a+IR93a together with their co- receptor IR25a, while neurons in chamber III express IR64a with its co-receptor IR8a. Both these sets of neurons project to two distinct glomeruli in the antennal lobe; IR40a neurons project to the column and arm, IR64a neurons project to DC4 and DP1m. Through a live optical imaging screen I showed that these neurons are indeed olfactory and IR64a neurons recognise acidic ligands, while IR40a neurons recognise amine ligands. IR40a and IR64a neurons are in fact composed of anatomically and physiologically distinct subpopulations, strongly implying the existence of other factors that define their functional properties. My thesis identifies the sacculus as a specialised olfactory organ capable of detecting acids and bases, which are of widespread importance to insects. The data from my thesis along with data from other labs show the sacculus is composed of different populations of olfactory sensory neurons and thermosensory neurons. Comparative genomic analysis of sacculus IRs across insects reveals them to be among the most conserved of this receptor repertoire, suggesting that the sacculus represents an evolutionarily ancient insect olfactory acid-base sensor. - La détection des produits chimiques se trouvant dans l'environnement (perception chimiosensorielle) permet à un animal de choisir sa nourriture, son partenaire ou encore d'identifier ses prédateurs. Décortiquer les mécanismes moléculaires et neuronaux grâce auxquels les animaux détectent ces signaux chimiques permet de comprendre comment ces animaux interagissent avec leur environnement. Un système intéressant pour décortiquer ces mécanismes de perception chimiosensorielle est le système olfactif, de la drosophile (Drosophila melanogaster), aussi appelée mouche du vinaigre. C'est un animal modèle très utile grâce à la combinaison d'outils génétiques puissants et d'analyses physiologiques facilement réalisables. Dans l'antenne de la drosophile, qui est l'organe olfactif principal de cet animal, se trouve une structure appelée sacculus. Celui-ci est composé de trois chambres distinctes, chacune comprenant plusieurs sensilles à l'intérieur desquelles se trouvent deux à trois neurones. De précédentes études morphologiques et anatomiques des ces neurones ont déterminé qu'ils sont impliqués dans la perception des odeurs, de l'humidité et de la température. Malgré ceci, la fonction principale de cet organe reste largement inconnue, principalement car il est inaccessible aux analyses électrophysiologiques. Récemment, une nouvelle famille de soixante-six récepteurs olfactifs, nommés Récepteurs lonotropiques (IRs), a été découverte chez la drosophile. Cinq IRs sont exprimés dans les neurones du sacculus. Pour la première fois, une sélection de marqueurs moléculaires est disponible pour l'étude de ces cellules. Dans cette thèse, les caractéristiques moléculaires, physiologiques et anatomiques des neurones du sacculus sont décrites. Ces populations de neurones situés dans le sacculus ont été marquées avec des gènes rapporteurs (CD8:GFP). Ceci a montré que les récepteurs IR40a et IR93a sont exprimés ensemble avec le co-récepteur IR25a dans les chambres I et II, tandis que les neurones de la chambre III expriment IR64a avec son co-récepteur IR8a. Ces deux groupes de neurones projettent vers deux glomérules distincts du lobe antennaire : les neurones IR40a projettent vers la column et le arm, alors que les neurones IR64a projettent vers DC4 et DP1m. Un screen d'imagerie optique a démontré que ces neurones sont en effet des neurones olfactifs, et que les neurones IR64a reconnaissent des ligands acides, tandis que les neurones IR40a reconnaissent des ligands aminés. De plus, les neurones IR40a et IR64a sont séparés en sous-populations distinctes anatomiquement et physiologiquement, et d'autres facteurs permettant de définir leurs propriétés fonctionnelles sont probablement impliqués. Cette thèse identifie ainsi le sacculus comme un organe olfactif spécialisé capable de détecter des acides et amines, lesquels sont très importants pour les insectes. Toutes les données collectées durant cette thèse, combinées aux données d'autres laboratoires, montrent que le sacculus est composé de différentes populations de neurones olfactifs et thermosenseurs. Ces IRs sont très conservés parmi les insectes, suggérant que le sacculus représente révolution d'un ancien détecteur olfactif d'acides et de bases chez l'insecte. - Tous les animaux sont capables de percevoir les signaux chimiques dans leur environnement, comme les odeurs ou le goût, via différents organes. L'odorat est le sens qui permet de percevoir les odeurs, et il est implique des neurones olfactifs qui se trouvent dans le nez des mammifères ou les antennes des insectes. La capacité d'un neurone olfactif à détecter une molécule odorante dépend des types de récepteurs olfactifs qu'il exprime. Il existe deux grandes familles de récepteurs qui perçoivent les odeurs : les Récepteurs Olfactifs, ORs, et Récepteurs lonotropiques IRs, qui détectent différents types d'odeurs avec différents mécanismes. Lorsqu'un récepteur reconnaît une molécule odorante, il convertit ce signal en un signal électrique qui est ensuite transmis au centre olfactif dans le cerveau. La drosophile (Drosophila melanogaster), aussi appelée mouche du vinaigre, est utilisée comme animal modèle pour étudier l'odorat, parce que son génome entier a été séquencé et que ses gènes sont facilement manipulables. De plus, l'anatomie du système olfactif de la mouche est similaire à celui des mammifères, malgré qu'il possède moins de neurones, ce qui le rend moins complexe. Ma thèse a pour objectif d'étudier les Récepteurs lonotropiques dans un organe spécifique, appelé le sacculus, situé dans les antennes. Les neurones du sacculus exprimant des IRs envoient leurs projections au centre olfactif du cerveau, suggérant que ces neurones perçoivent les odeurs. Une technique d'imagerie optique a été utilisée sur le cerveau de mouches vivantes afin de mesurer la réponse des neurones du le sacculus à différentes odeurs. J'ai démontré que ces récepteurs détectent des acides et des amines, qui sont très importants pour les insectes. Par exemple, les acides se retrouvent dans les fruits mûrs sur lesquels les mouches vont se nourrir, s'accoupler et poser leurs oeufs, et les amines sont souvent produites par des bactéries pouvant être nuisible pour la mouche. La principale découverte de ma thèse est donc l'identification du sacculus comme un organe capable de détecter deux des principales odeurs importantes pour la mouche. Ces récepteurs sont aussi présents dans d'autres insectes où ils jouent peut-être des rôles différents. Les acides et les amines se retrouvent aussi dans les excrétions (comme la sueur ou l'urine) de beaucoup de mammifères, qui pourraient potentiellement être dangereux pour la mouche, mais qui attirent les moustiques se nourrissant de leur sang.

The effect of host plant and isolation on the genetic structure of phytophagous insects: A preliminary study on a bruchid beetle

Genetic differentiation is a consequence of the combination of drift and restriction in gene flow between populations due to barriers to dispersal, or selection against individuals resulting from inter-population matings In phytophagous insects, local adaptation to different kinds of host plants can sometimes lead to reproductive isolation and thus to genetic structuring, or even to speciation Acanthoscelides. obtectus Say is a bean bruchid specialized on beans of the Phaseolus vulgaris group, attacking both wild and domesticated forms of P vulgaris., and P coccineus This study reveals that the genetic structure of populations of this bruchid is explained mainly by their geographical location and is not related to a particular kind (wild or domesticated) of bean In contrast, the species of bean might have led, to some extent, to genetic structuring in these bruchids, although our sampling is too limited to address such process unambiguously. If confirmed, it would corroborate preliminary results found for the parasitoid species that attack Acanthoscelides species, which might show a genetic structure depending on the species of host plant

Je t'aide moi non plus: biologique, comportemental ou psychologique, l'altruisme dans tous ses états

« Je t'aime moi non plus », le titre de la fameuse chanson de Gainsbourg reflète de manière exquise ce que la vie a de beau et d'amer à la fois. A défaut de traiter d'amour, cet ouvrage analyse les méandres de l'aide à sens unique. L'altruisme, ce comportement de don sans attente de retour de service, est abordé ici de manière scientifique et philosophique plutôt que poétique et littéraire. Un objectif est d'en traquer les mécanismes sous-jacents, ceux qui échappent à tout romantisme et se traduisent souvent en calculs de coûts et bénéfices. Il s'agit également d'approfondir les diverses manières de comprendre et de pratiquer l'altruisme. Souvent considéré comme une des plus grandes vertus humaines, l'objet de nombreux écrits philosophiques et psychologiques, l'altruisme peut-il se trouver chez les abeilles et les marmottes ? Posez la question à un biologiste de l'évolution et il vous répondra « Mais oui, évidemment ! ». A première vue, une telle réponse est consternante mais nous verrons qu'à y regarder de plus près, les philosophes et les biologistes ne parlent pas exactement de la même chose en utilisant le même terme. L'hétérogénéité des disciplines intéressées à l'altruisme et des contextes théoriques dans lesquels il est utilisé en ont fait une notion extrêmement complexe et difficile à saisir. Au sein des différentes sciences sociales et du vivant, l'altruisme est un élément pivot dans trois débats dont cet ouvrage prend le temps de retracer les contours. Tantôt, l'altruisme se profile en danger (apparent) pour la théorie de l'évolution darwinienne (chap. 1), tantôt, il sert de cheval de bataille dans la croisade contre l'idéal de l'homo economicus si souvent prôné en économie (chap. 2 et 3), tantôt il est une énigme à découvrir dans les méandres de nos motivations intimes (chap. 3). Dans le cadre de ces différents débats, la notion d'altruisme prend des significations sensiblement différentes. Pour en rendre compte, l'ensemble de l'ouvrage s'articule autour d'une triple distinction fondamentale : l'altruisme peut être compris au sens biologique, comportemental ou psychologique. Chacune de ces notions est utilisée dans un contexte spécifique au sein de sciences qui ont leurs propres traditions et leurs propres débats internes. La structure de l'ouvrage est organisée en fonction de cette triple distinction. Le premier chapitre est consacré à l'altruisme biologique, définit en termes de valeur de survie et de reproduction (fitness) : un comportement est altruiste s'il a pour effet d'augmenter la fitness d'autrui aux dépens de sa propre fitness. L'observation de comportements altruistes au sein du monde animal a posé un des plus grands défis à la théorie de l'évolution depuis la publication de l'Origine des espèces. Des générations de biologistes se sont attelés à la tâche d'expliquer comment un comportement qui augmente la fitness biologique d'autres organismes aux dépends de la fitness de l'agent a pu être sélectionnée au fil de l'évolution. Nous verrons que c'est grâce aux travaux de William Hamilton et d'autres que cette difficulté a pu être résolue. Le deuxième chapitre retrace les attaques d'une frange d'économistes (supportés dans leur effort critique par des théoriciens des jeux et anthropologues évolutionnistes), contre le modèle classique de l'homo economicus. Leur objectif est de montrer que des personnes ordinaires ne se comportement souvent pas en maximisateurs rationnels de leurs gains propres, comme le prédirait la théorie économique néo-classique. Dans le cadre de ce débat, c'est du comportement social spécifiquement humain et plus particulièrement de l'altruisme humain dont il est question. Le terme d'altruisme est alors utilisé dans un sens plus lâche que ne le font les biologistes ; ce que l'on appellera l'altruisme comportemental comprend les actions coûteuses pour l'agent et avantageuses pour autrui. La particularité humaine fournira également l'occasion de traiter la délicate question des rapports entre l'évolution génétique et la culture. Nous verrons que l'étude du comportement animal fournit les premiers éléments d'explication de l'altruisme humain, mais ce dernier ne peut être pleinement compris qu'au terme d'une analyse qui tient compte des capacités qui nous sont propres. Cette analyse nous permettra de saisir pourquoi les êtes humains sont à la fois plus sociaux et plus opportunistes (la contradiction n'est qu'apparente) que les autres espèces animales. Malgré leurs différences, les versions biologique et comportementale de l'altruisme sont très proches au sens où elles traitent des conséquences de comportements. Ces notions ne reflètent qu'imparfaitement la conception ordinaire que nous nous faisons de l'altruisme. L'altruisme tel qu'il est utilisé dans le langage courant correspond davantage à l'image que s'en font les philosophes et les psychologues. Pour déceler les actions altruistes, ces derniers se demandent généralement si elles ont été causées par un motif dirigé vers le bien d'autrui. En ce sens, on parle d'altruisme psychologique qui réfère aux causes plutôt qu'aux effets des actions d'aide. Le troisième chapitre est consacré aux débats qui font rage autour de la question de savoir si les êtres humains sont capables d'agir de manière altruiste psychologique, c'est-à-dire en fonction de motifs exclusivement dirigés vers le bien-être d'autrui. Nous verrons à quel point cette tâche est ardue à moins d'accepter de reformuler la question en termes de motivation primaire à l'action. Au terme de l'analyse, il apparaitra que les trois notions d'altruisme se croisent sans se recouper dans un enchevêtrement de liens plus ou moins complexes. Nous verrons par exemple que l'altruisme biologique (voire comportemental) pourrait bien être une condition nécessaire à l'évolution de l'altruisme psychologique ; des liens tangibles peut ainsi être tissés entre ces différentes notions. Les diverses approches du phénomène de l'altruisme retracées dans cet ouvrage fournissent également des clefs de compréhension des méandres du comportement social animal et plus particulièrement humain. De manière générale, sans apporter de solutions toutes faites, cet écrit peut servir de guide sémantique et initie le lecteur à une littérature interdisciplinaire émergeante, foisonnante, passionnante quoique encore souvent parsemée de confusions et de contradictions.

Economic structure and key sectors analysis of greenhouse gas emissions in Uruguay

This paper identifies the key sectors in greenhouse gas emissions of the Uruguayan economy through input-output analysis. This allows to precisely determine the role played by the different productive sectors and their relationship with other sectors in the relation between the Uruguayan productive structure and atmospheric pollution. In order to guide policy design for GHG reduction, we decompose sectors liability between the pollution generated through their own production processes and the pollution indirectly generated in the production processes of other sectors. The results show that all the key polluting sectors for the different contaminants considered are relevant because of their own emissions, except for the sector Motor vehicles and oil retail trade, which is relevant in CO2 emissions because of its pure, both backward and forward, linkages. Finally, the best policy channels for controlling and reducing GHGs emissions are identified, and compared with the National Climate Change Response Plan (NCCRP) lines of action.

Chaos and order in the contemporary city. The impact of urban spatial structure on population density and commuting distance in Barcelona, 1986-2001.

One of the criticisms leveled at the model of dispersed city found all over the world is its unarticulated, random, and undifferentiated nature. To check this idea in the Barcelona Metropolitan Region, we estimated the impact of the urban spatial structure (CBD, subcenters and transportation infrastructures) over the population density and commuting distance. The results are unfavorable to the hypothesis of the increasing destructuring of cities given that the explanatory capacity of both functions improves over time, both when other control variables are not included and when they are included.

Extended family structure in the ant Formica paralugubris: the role of the breeding system

In populations of various ant species, many queens reproduce in the same nest (polygyny), and colony boundaries appear to be absent with individuals able to move fi eely between nests (unicoloniality). Such societies depart strongly from a simple family structure and pose a potential challenge to kin selection theory, because high queen number coupled with unrestricted gene flow among nests should result in levels of relatedness among nestmates close to zero. This study investigated the breeding system and genetic structure of a highly polygynous and largely unicolonial population of the wood ant Formica paralugubris. A microsatellite analysis revealed that nestmate workers, reproductive queens and reproductive males (the queens' mates) are all equally related to each other, with relatedness estimates centring around 0.14. This suggests that most of the queens and males reproducing in the study population had mated within or close to their natal nest, and that the queens did not disperse far after mating. We developed a theoretical model to investigate how the breeding system affects the relatedness structure of polygynous colonies. By combining the model and our empirical data, it was estimated that about 99.8% of the reproducing queens and males originated from within the nest, or from a nearby nest. This high rate of local mating and the rarity of long-distance dispersal maintain significant relatedness among nestmates, and contrast with the common view that unicoloniality is coupled with unrestricted gene flow among nests.

Anopheles darlingi polytene chromosomes: revised maps including newly described inversions and evidence for population structure in Manaus

Salivary gland polytene chromosomes of 4th instar Anopheles darlingi Root were examined from multiple locations in the Brazilian Amazon. Minor modifications were made to existing polytene photomaps. These included changes to the breakpoint positions of several previously described paracentric inversions and descriptions of four new paracentric inversions, two on the right arm of chromosome 3 and two on the left arm of chromosome 3 that were found in multiple locations. A total of 18 inversions on the X (n = 1) chromosome, chromosome 2 (n = 7) and 3 (n = 11) were scored for 83 individuals from Manaus, Macapá and Porto Velho municipalities. The frequency of 2Ra inversion karyotypes in Manaus shows significant deficiency of heterozygotes (p < 0.0009). No significant linkage disequilibrium was found between inversions on chromosome 2 and 3. We hypothesize that at least two sympatric subpopulations exist within the An. darlingi population at Manaus based on inversion frequencies.