Molecular phylogeography of the nose-horned viper (Vipera ammodytes, Linnaeus (1758)): evidence for high genetic diversity and multiple refugia in the Balkan peninsula

The nose-horned viper (Vipera ammodytes) occurs in a large part of the south-eastern Europe and Asia Minor. Phylogenetic relationships were reconstructed for a total of 59 specimens using sequences from three mitochondrial regions (16S and cytochrome b genes, and control region, totalling 2308 bp). A considerable number of clades were observed within this species, showing a large genetic diversity within the Balkan peninsula. Splitting of the basal clades was evaluated to about 4 million years ago. Genetic results are in contradiction with presently accepted taxonomy based on morphological characters: V. a. gregorwallneri and V. a. ruffoi do not display any genetic difference compared with the nominotypic subspecies (V. a. ammodytes), involving that these subspecies can be regarded as synonyms. High genetic divergence in the central part of the Balkan peninsula is not concordant with low morphological differentiation. Finally, the extensive genetic diversity within the Balkan peninsula and the colonisation routes are discussed

Long-distance wolf recolonization of France and Switzerland inferred from non-invasive genetic sampling over a period of 10 years

In the early 1900s, the wolf (Canis lupus) was extirpated from France and Switzerland. There is growing evidence that the species is presently recolonizing these countries in the western Alps. By sequencing the mitochondrial DNA (mtDNA) control region of various samples mainly collected in the field (scats, hairs, regurgitates, blood or tissue; n = 292), we could (1) develop a non-invasive method enabling the unambiguous attribution of these samples to wolf, fox (Vulpes vulpes) or dog (Canis familiaris), among others; (2) demonstrate that Italian, French and Swiss wolves share the same mtDNA haplotype, a haplotype that has never been found in any other wolf population world-wide. Combined together, field and genetic data collected over 10 years corroborate the scenario of a natural expansion of wolves from the Italian source population. Furthermore, such a genetic approach is of conservation significance, since it has important consequences for management decisions. This first long-term report using non-invasive sampling demonstrates that long-distance dispersers are common, supporting the hypothesis that individuals may often attempt to colonize far from their native pack, even in the absence of suitable corridors across habitats characterized by intense human activities.

Evolutionary and dispersal history of Eurasian house mice Mus musculus clarified by more extensive geographic sampling of mitochondrial DNA.

We examined the sequence variation of mitochondrial DNA control region and cytochrome b gene of the house mouse (Mus musculus sensu lato) drawn from ca. 200 localities, with 286 new samples drawn primarily from previously unsampled portions of their Eurasian distribution and with the objective of further clarifying evolutionary episodes of this species before and after the onset of human-mediated long-distance dispersals. Phylogenetic analysis of the expanded data detected five equally distinct clades, with geographic ranges of northern Eurasia (musculus, MUS), India and Southeast Asia (castaneus, CAS), Nepal (unspecified, NEP), western Europe (domesticus, DOM) and Yemen (gentilulus). Our results confirm previous suggestions of Southwestern Asia as the likely place of origin of M. musculus and the region of Iran, Afghanistan, Pakistan, and northern India, specifically as the ancestral homeland of CAS. The divergence of the subspecies lineages and of internal sublineage differentiation within CAS were estimated to be 0.37-0.47 and 0.14-0.23 million years ago (mya), respectively, assuming a split of M. musculus and Mus spretus at 1.7 mya. Of the four CAS sublineages detected, only one extends to eastern parts of India, Southeast Asia, Indonesia, Philippines, South China, Northeast China, Primorye, Sakhalin and Japan, implying a dramatic range expansion of CAS out of its homeland during an evolutionary short time, perhaps associated with the spread of agricultural practices. Multiple and non-coincident eastward dispersal events of MUS sublineages to distant geographic areas, such as northern China, Russia and Korea, are inferred, with the possibility of several different routes.

Progressive multifocal leukoencephalopathy in common variable immunodeficiency: mitigated course under mirtazapine and mefloquine.

Demonstration of survival and outcome of progressive multifocal leukoencephalopathy (PML) in a 56-year-old patient with common variable immunodeficiency, consisting of severe hypogammaglobulinemia and CD4+ T lymphocytopenia, during continuous treatment with mirtazapine (30 mg/day) and mefloquine (250 mg/week) over 23 months. Regular clinical examinations including Rankin scale and Barthel index, nine-hole peg and box and block tests, Berg balance, 10-m walking tests, and Montreal Cognitive Assessment (MoCA) were done. Laboratory diagnostics included complete blood count and JC virus (JCV) concentration in cerebrospinal fluid (CSF). The noncoding control region (NCCR) of JCV, important for neurotropism and neurovirulence, was sequenced. Repetitive MRI investigated the course of brain lesions. JCV was detected in increasing concentrations (peak 2568 copies/ml CSF), and its NCCR was genetically rearranged. Under treatment, the rearrangement changed toward the archetype sequence, and later JCV DNA became undetectable. Total brain lesion volume decreased (8.54 to 3.97 cm(3)) and atrophy increased. Barthel (60 to 100 to 80 points) and Rankin (4 to 2 to 3) scores, gait stability, and box and block (7, 35, 25 pieces) and nine-hole peg (300, 50, 300 s) test performances first improved but subsequently worsened. Cognition and walking speed remained stable. Despite initial rapid deterioration, the patient survived under continuous treatment with mirtazapine and mefloquine even though he belongs to a PML subgroup that is usually fatal within a few months. This course was paralleled by JCV clones with presumably lower replication capability before JCV became undetectable. Neurological deficits were due to PML lesions and progressive brain atrophy.

Population connectivity buffers genetic diversity loss in a seabird

Background Ancient DNA has revolutionized conservation genetic studies as it allows monitoring of the genetic variability of species through time and predicting the impact of ecosystems" threats on future population dynamics and viability. Meanwhile, the consequences of anthropogenic activities and climate change to island faunas, particularly seabirds, remain largely unknown. In this study, we examined temporal changes in the genetic diversity of a threatened seabird, the Cory"s shearwater (Calonectris borealis). Findings We analysed the mitochondrial DNA control region of ancient bone samples from the late-Holocene retrieved from the Canary archipelago (NE Atlantic) together with modern DNA sequences representative of the entire breeding range of the species. Our results show high levels of ancient genetic diversity in the Canaries comparable to that of the extant population. The temporal haplotype network further revealed rare but recurrent long-distance dispersal between ocean basins. The Bayesian demographic analyses reveal both regional and local population size expansion events, and this is in spite of the demographic decline experienced by the species over the last millennia. Conclusions Our findings suggest that population connectivity of the species has acted as a buffer of genetic losses and illustrate the use of ancient DNA to uncover such cryptic genetic events.

Geographic assignment of seabirds to their origin: combining morphology, genetics and biogeochemical analyses

Longline fisheries, oil spills, and offshore wind farms are some of the major threats increasing seabird mortality at sea, but the impact of these threats on specific populations has been difficult to determine so far. We tested the use of molecular markers, morphometric measures, and stable isotope (δ15N and δ13C) and trace element concentrations in the first primary feather (grown at the end of the breeding period) to assign the geographic origin of Calonectris shearwaters. Overall, we sampled birds from three taxa: 13 Mediterranean Cory's Shearwater (Calonectris diomedea diomedea) breeding sites, 10 Atlantic Cory's Shearwater (Calonectris diomedea borealis) breeding sites, and one Cape Verde Shearwater (C. edwardsii) breeding site. Assignment rates were investigated at three spatial scales: breeding colony, breeding archipelago, and taxa levels. Genetic analyses based on the mitochondrial control region (198 birds from 21 breeding colonies) correctly assigned 100% of birds to the three main taxa but failed in detecting geographic structuring at lower scales. Discriminant analyses based on trace elements composition achieved the best rate of correct assignment to colony (77.5%). Body measurements or stable isotopes mainly succeeded in assigning individuals among taxa (87.9% and 89.9%, respectively) but failed at the colony level (27.1% and 38.0%, respectively). Combining all three approaches (morphometrics, isotopes, and trace elements on 186 birds from 15 breeding colonies) substantially improved correct classifications (86.0%, 90.7%, and 100% among colonies, archipelagos, and taxa, respectively). Validations using two independent data sets and jackknife cross-validation confirmed the robustness of the combined approach in the colony assignment (62.5%, 58.8%, and 69.8% for each validation test, respectively). A preliminary application of the discriminant model based on stable isotope δ15N and δ13C values and trace elements (219 birds from 17 breeding sites) showed that 41 Cory's Shearwaters caught by western Mediterranean long-liners came mainly from breeding colonies in Menorca (48.8%), Ibiza (14.6%), and Crete (31.7%). Our findings show that combining analyses of trace elements and stable isotopes on feathers can achieve high rates of correct geographic assignment of birds in the marine environment, opening new prospects for the study of seabird mortality at sea.

Identification and conservation of remnant genetic resources of brown trout in relict populations from Western Mediterranean streams

Brown trout is a cold-adapted freshwater species with restricted distribution to headwater streams in rivers of the South European peninsulas, where populations are highly vulnerable because Mediterranean regions are highly sensitive to the global climatic warming. Moreover, these populations are endangered due to the introgressive hybridization with cultured stocks. Individuals from six remnant populations in Western Mediterranean rivers were sequenced for the complete mitochondrial DNA control region and genotyped for 11 nuclear markers. Three different brown trout lineages were present in the studied region. Significant genetic divergence was observed among locations and a strong effect of genetic drift was suggested. An important stocking impact (close to 25%) was detected in the zone. Significant correlations between mitochondrial-based rates of hatchery introgression and water flow variation suggested a higher impact of stocked females in unstable habitats. In spite of hatchery introgression, all populations remained highly differentiated, suggesting that native genetic resources are still abundant. However, climatic predictions indicated that suitable habitats for the species in these rivers will be reduced and hence trout populations are highly endangered and vulnerable. Thus, management policies should take into account these predictions to design upstream refuge areas to protect remnant native trout in the region

Geographic patterns of genetic variation in a broadly distributed marine vertebrate: new insights into loggerhead turtle stock structure from expanded mitochondrial DNA sequences

Previous genetic studies have demonstrated that natal homing shapes the stock structure of marine turtle nesting populations. However, widespread sharing of common haplotypes based on short segments of the mitochondrial control region often limits resolution of the demographic connectivity of populations. Recent studies employing longer control region sequences to resolve haplotype sharing have focused on regional assessments of genetic structure and phylogeography. Here we synthesize available control region sequences for loggerhead turtles from the Mediterranean Sea, Atlantic, and western Indian Ocean basins. These data represent six of the nine globally significant regional management units (RMUs) for the species and include novel sequence data from Brazil, Cape Verde, South Africa and Oman. Genetic tests of differentiation among 42 rookeries represented by short sequences (380 bp haplotypes from 3,486 samples) and 40 rookeries represented by long sequences (~800 bp haplotypes from 3,434 samples) supported the distinction of the six RMUs analyzed as well as recognition of at least 18 demographically independent management units (MUs) with respect to female natal homing. A total of 59 haplotypes were resolved. These haplotypes belonged to two highly divergent global lineages, with haplogroup I represented primarily by CC-A1, CC-A4, and CC-A11 variants and haplogroup II represented by CC-A2 and derived variants. Geographic distribution patterns of haplogroup II haplotypes and the nested position of CC-A11.6 from Oman among the Atlantic haplotypes invoke recent colonization of the Indian Ocean from the Atlantic for both global lineages. The haplotypes we confirmed for western Indian Ocean RMUs allow reinterpretation of previous mixed stock analysis and further suggest that contemporary migratory connectivity between the Indian and Atlantic Oceans occurs on a broader scale than previously hypothesized. This study represents a valuable model for conducting comprehensive international cooperative data management and research in marine ecology.

The study of genetic polymorphisms related to serotonin in Alzheimer's disease: a new perspective in a heterogenic disorder

Genetic and environmental factors have been implicated in the development of Alzheimer's disease (AD), the most common form of dementia in the elderly. Mutations in 3 genes mapped on chromosomes 21, 14 and 1 are related to the rare early onset forms of AD while the e4 allele of the apolipoprotein E (APOE) gene (on chromosome 19) is the major susceptibility locus for the most common late onset AD (LOAD). Serotonin (5-hydroxytryptamine or 5-HT) is a key neurotransmitter implicated in the control of mood, sleep, appetite and a variety of traits and behaviors. Recently, a polymorphism in the transcriptional control region upstream of the 5-HT transporter (5-HTT) gene has been studied in several psychiatric diseases and personality traits. It has been demonstrated that the short variant(s) of this 5-HTT gene-linked polymorphic region (5-HTTLPR) is associated with a different transcriptional efficiency of the 5-HTT gene promoter resulting in decreased 5-HTT expression and 5-HT uptake in lymphocytes. An increased frequency of this 5-HTTLPR short variant polymorphism in LOAD was recently reported. In addition, another common polymorphic variation in the 5-HT2A and 5-HT2C serotonin receptor genes previously analyzed in schizophrenic patients was associated with auditory and visual hallucinations in AD. These observations suggest that the involvement of the serotonin pathway might provide an explanation for some aspects of the affective symptoms commonly observed in AD patients. In summary, research on genetic polymorphisms related to AD and involved in receptors, transporter proteins and the enzymatic machinery of serotonin might enhance our understanding of this devastating neurodegenerative disorder.

Epidemiological and functional implications of molecular variants of human papillomavirus

Human papillomavirus genomes are classified into molecular variants when they present more than 98% of similarity to the prototype sequence within the L1 gene. Comparative nucleotide sequence analyses of these viruses have elucidated some features of their phylogenetic relationship. In addition, human papillomavirus intratype variability has also been used as an important tool in epidemiological studies of viral transmission, persistence and progression to clinically relevant cervical lesions. Until the present, little has been published concerning the functional significance of molecular variants. It has been shown that nucleotide variability within the long control region leads to differences in the binding affinity of some cellular transcriptional factors and to the enhancement of the expression of E6 and E7 oncogenes. Furthermore, in vivo and in vitro studies revealed differences in E6 and E7 biochemical and biological properties among molecular variants. Nevertheless, further correlation with additional functional information is needed to evaluate the significance of genome intratypic variability. These results are also important for the development of vaccines and to determine the extent to which immunization with L1 virus-like particles of one variant could induce antibodies that cross-neutralize other variants.

Globin Gene Expression: Role of Transcription Factors

La dérégulation de l'expression génétique est une base pathophysiologique de plusieurs maladies. On a utilisé le locus du gène β-globine humain comme modèle pour élucider le mécanisme de régulation de la transcription génétique et évaluer son expression génétique durant l'érythropoïèse. La famille des protéines 'E' est composée de facteurs de transcription qui possèdent plusieurs sites de liaison au sein de locus du gène β-globine, suggérant leur rôle potentiel dans la régulation de l’expression de ces gènes. Nous avons montré que les facteurs HEB, E2A et ETO2 interagissent d’une manière significative avec la région contrôle du Locus (LCR) et avec les promoteurs des gènes de la famille β-globine. Le recrutement de ces facteurs au locus est modifié lors de l'érythropoïèse dans les cellules souches hematopoitiques et les cellules erythroides de souris transgéniques pour le locus de la β-globine humain, ainsi que dans les cellules progénitrices hématopoïétiques humaines. De plus par cette étude, nous démontrons pour la première fois que le gène β-globine humain est dans une chromatine active et qu’il interagit avec des facteurs de transcriptions de type suppresseurs dans les cellules progénitrices lymphoïdes (voie de différentiation alternative). Cette étude a aussi été faite dans des souris ayant une génétique mutante caractérisée par l'absence des facteurs de transcription E2A ou HEB.

L’utilisation de cultures épithéliales autologues sur les sites donneurs des grands brûlés

INTRODUCTION. La guérison rapide des sites donneurs des greffes cutanées favorise la survie des victimes de brûlures graves (>50 % de superficie brûlée). La mortalité élevée de ces patients est attribuable au fait que la superficie des brûlures excède celle de la peau saine. Des cultures épithéliales autologues (CEA) sont des feuillets de kératinocytes produits en culture à partir de la peau du patient. Cette étude a évalué l’effet des CEA sur l'épithélialisation des sites donneurs chez les grands brûlés. MÉTHODES. Tous les patients recevant des CEA ont été prospectivement inclus. Les plaies des sites donneurs ont été recouvertes de CEA, sauf pour une région contrôle randomisée de 7 x 7 cm. Des biopsies faites sur la greffe de peau ont permis de contrôler la profondeur des plaies sur les sites donneurs. Il y avait deux types de contrôles, avec gaze non adhérente trempée dans le milieu de culture ou dans le salin. L’épithélialisation était quantifiée globalement (% d’épithélialisation par photographie) et histologiquement (par biopsie au poinçon) à simple insu. La guérison des zones de contrôle et CEA était comparée par analyse de variance et par le test de Student. RÉSULTATS. Entre 2008 et 2009, 6 patients furent recrutés avec un total de 11 sites donneurs. Ces patients avaient en moyenne 43.5 ans, 56 % de superficie brûlée, 45% de brûlure pleine épaisseur, 66% avaient une brûlure d’inhalation, 75 jours de séjour. Il n’y a aucune corrélation entre le pourcentage d’épithélialisation et l’épaisseur du prélèvement des greffes (Pearson 0.19). Le score photographique est significativement influencé par le traitement (CEA vs Contrôle; p = 0,039) et par le jour postopératoire (p < 0,001). Le temps moyen pour atteindre un score photographique de guérison pour les zones contrôles fut de 10.2 jours contre 8.6 jours pour le CEA (p = 0,021). A l’évaluation histologique, les sites donneurs traités par le milieu de culture ont évolué aussi favorablement que ceux traités par des feuillets de CEA. CONCLUSION. L’utilisation de CEA sur les sites donneurs semble accélérer leur épithélialisation chez les victimes de brûlures graves. Cet effet est probablement le résultat d’une stimulation de la réépithélialisation innée de la plaie, plutôt que par une adhérence des feuillets de kératinocytes cultivés à la surface de la plaie.

Étude de la collaboration entre les facteurs de transcription hématopoïétiques lors du développement et de la différenciation des cellules érythroïdes

La régulation transcriptionnelle des gènes est cruciale pour permettre le bon fonctionnement des cellules. Afin que les cellules puissent accomplir leurs fonctions, les gènes doivent être exprimés adéquatement dans le bon type cellulaire et au stade de développement et de différenciation approprié. Un dérèglement dans l’expression de un ou plusieurs gènes peut entraîner de graves conséquences sur le destin de la cellule. Divers éléments en cis (ex : promoteurs et enhancers) et en trans (machinerie transcriptionnelle et facteurs de transcription) sont impliqués dans la régulation de la transcription. Les gènes du locus humain beta-globine (hub) sont exprimés dans les cellules érythroïdes et sont finenement régulés lors du développement et de la différenciation. Des mutations dans différentes régions du locus causent entre autres les beta-thalassémies. Nous avons utilisé ce modèle bien caractérisé afin d’étudier différents mécanismes de régulation favorisés par les facteurs de transcription qui sont exprimés dans les cellules érythroïdes. Nous nous sommes intéressés à l’importance de l’élément en cis HS2 du Locus control region. Cet élément possède plusieurs sites de liaison pour des facteurs de transcription impliqués dans la régulation des gènes du locus hub. Nos résultats montrent que HS2 possède un rôle dans l’organisation de la chromatine du locus qui peut être dissocié de son rôle d’enhancer. De plus, HS2 n’est pas essentiel pour l’expression à haut niveau du gène beta alors qu’il est important pour l’expression des gènes gamma. Ceci suggère que le recrutement des différents facteurs au site HS2 lors du développement influence différement les gènes du locus. Dans un deuxième temps, nous avons investigué l’importance de HS2 lors de la différenciation des cellules érythroïdes. Il avait été rapporté que l’absence de HS2 influence grandement la potentialisation de la chromatine du gène beta. La potentialisation dans les cellules progénitrices favorise l’activation transcriptionnelle du gène dans les cellules matures. Nous avons caractérisé le recrutement de différents facteurs de transcription au site HS2 et au promoteur beta dans les cellules progénitrices hématopoïétiques (CPH) ainsi que dans les cellules érythroïdes matures. Nos résultats montrent que le facteur EKLF est impliqué dans la potentialisation de la chromatine et favorise le recrutement des facteurs BRG1, p45 et CBP dans les CPH. L’expression de GATA-1 dans les cellules érythroïdes matures permet le recrutement de GATA-1 au locus hub dans ces cellules. Ces données suggèrent que la combinaison de EKLF et GATA-1 est requise pour permettre une activation maximale du gène beta dans les cellules érythroïdes matures. Un autre facteur impliqué dans la régulation du locus hub est Ikaros. Nous avons étudié son recrutement au locus hub et avons observé que Ikaros est impliqué dans la répression des gènes gamma. Nos résultats montrent aussi que GATA-1 est impliqué dans la répression de ces gènes et qu’il interagit avec Ikaros. Ensemble, Ikaros et GATA-1 favorisent la formation d’un complexe de répression aux promoteurs gamma. Cette étude nous a aussi permis d’observer que Ikaros et GATA-1 sont impliqués dans la répression du gène Gata2. De façon intéressante, nous avons caractérisé le mécanisme de répression du gène Hes1 (un gène cible de la voie Notch) lors de la différenciation érythroïde. Similairement à ce qui a été observé pour les gènes gamma, Hes1 est aussi réprimé par Ikaros et GATA-1. Ces résultats suggèrent donc que la combinaison de Ikaros et GATA-1 est associée à la répression de plusieurs de gènes dans les cellules érythroïdes. Globalement cette thèse rapporte de nouveaux mécanismes d’action de différents facteurs de transcription dans les cellules érythroïdes. Particulièrement, nos travaux ont permis de proposer un modèle pour la régulation des gènes du locus hub lors du développement et de la différenciation. De plus, nous rapportons pour la première fois l’importance de la collaboration entre les facteurs Ikaros et GATA-1 dans la régulation transcriptionnelle de gènes dans les cellules érythroïdes. Des mutations associées à certains des facteurs étudiés ont été rapportées dans des cas de beta-thalassémies ainsi que de leucémies. Nos travaux serviront donc à avoir une meilleure compréhension des mécanismes d’action de ces facteurs afin de potentiellement pouvoir les utiliser comme cibles thérapeutiques.

Étude de la fonction du promoteur foetal A[gamma] dans la régulation de la commutation de l'hémoglobine foetale à adulte

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Polymorphisme du papillomavirus humain de type 52 et lésions du col de l'utérus

Les papillomavirus humains (VPHs) sont reconnus comme les agents étiologiques du cancer du col de l’utérus. Notre étude a pour but de décrire le polymorphisme de la région régulatrice virale (LCR) et du gène E6 du VPH52 chez 216 femmes canadiennes avec différents grades de lésion du col et d’établir s’il existe une association entre les variantes décrites et la présence de lésions intraépithéliales de haut-grade (CIN2,3) du col de l’utérus ou de cancer invasif. L’âge (OR 1.1, 95% CI 1.02-1.17, p=0.005) fut significativement associé à la présence de cancer invasif. Une variante de la région régulatrice virale, MTL-52-LCR-02, présentant une substitution nucléotidique au niveau du nucléotide 7436, fut aussi associée à la présence de cancer du col de l’utérus (p=0.015). Dans une analyse multivariée, après ajustement pour l’âge, l’ethnicité et le site de recrutement, une délétion au niveau du nucléotide 7695 (OR 5.7, 95% CI 1.2-27.9) ainsi qu’une substitution au niveau du nucléotide 7744 (OR 8.3, 95% CI 1.1-61.0) du LCR, et la variante K93R de la protéine E6 (OR 9.5, 95% CI 1.3-68.9) furent associées de façon significative avec la présence de CIN2,3. Ainsi, le polymorphisme du LCR et du gène E6 du VPH52 est associé avec la présence de CIN2,3 et probablement avec celle d’un cancer invasif.