Expression pattern of cellular nucleic acid-binding protein (CNBP) during embryogenesis and spermatogenesis of gibel carp

By differential screening, we cloned the CagCNBP, demonstrated its predominant expression in ovary and testis, and reported its development behavior during folliculogenesis and oogenesis by immunofluorescence localization (Liu and Gui, Gene 365:181-192, 2005), but its developmental behavior during spermatogenesis and its transcript distribution during embryogenesis are not revealed. In the present study, by in situ hybridization, we analyze CagCNBP expression pattern during gibel carp embryogenesis. The CagCNBP transcripts ubiquitously distributed in all embryonic cells in early developmental stage embryos, and peak in midbrain, hindbrain and somites of gibel carp larva during organogenesis. By antibody detection, we reveal CagCNBP protein distribution change during spermatogenesis. The cell-specific distribution of CagCNBP is revealed by immunofluorescence staining, and predominant CagCNBP expression in testis somatic cells and spermatogonia is demonstrated in this paper. For the first time, the CNBP distribution during spermatogenesis in vertebrate has been revealed.

Molecular characterization and expression pattern of fetuin-B in gibel carp (Carassius auratus gibelio)

Fetuin-B has recently been cloned and identified from rats, mice, and humans; their expression patterns, however, have not been elucidated yet. In this study, Cagfetuin-B has been cloned in gibel carp. RT-PCR and Western blot detection revealed that Cagfetuin-B is first transcribed from the blastula stage and at a relatively stable level afterward during embryogenesis and the larval stage. Cagfetuin-B transcripts are predominantly distributed over the yolk syncytial layer in the early embryos and later restricted to the cells of liver and brain in newly hatched larvae. Moreover, a dynamic distribution of Cagfetuin-B protein was observed in brain, kidney, liver, and skin during morphogenesis. In adult fish, Cagfetuin-B transcripts are restricted in liver and ovary. Our work, for the first time, revealed the extra-hepatic transcription and a dynamic distribution of fetuin-B during embryogenesis and in adults, which indicates the potential roles of fetuin-B in fish organogenesis.

An efficient in vitro method for mass propagation of Potentilla potaninii wolf

This study reports a method for high-frequency shoot organogenesis and plant establishment of Potentilla potaninii Wolf. Hypocotyl and cotyledon explants of P. potaninii were cultured on Murashige and Skoog (MS) medium supplemented with various concentrations of benzyladenine (BA) and alpha-naphthaleneacetic acid (NAA) to induce adventitious shoot formation for micropropagation. The highest frequency of adventitious shoot regeneration was achieved from hypocotyl and cotyledon explants grown on MS medium supplemented with 5.0 mg l(-1) BA and 1.0 mg l(-1) NAA. The regenerated shoots rooted most efficiently on half-strength MS medium supplemented with 1.0 mg l(-1) NAA and 0.5 mg l(-1) indole-3-acetic acid or indole-3-butyric acid. The acclimatized plants with normal morphology and growth characters flowered and set seeds in the following year.

First molluscan TNFR homologue in Zhikong scallop: Molecular characterization and expression analysis

Tumor necrosis factor receptors (TNFRs) are a superfamily of proteins characterized by the unique cysteine-rich domain (CRD) and their important roles in diverse physiological and pathological events such as inflammation, apoptosis, autoimmunity and organogenesis. The first member of the molluscan TNFR family, designated as CfTNFR, was identified from Zhikong scallop Chlamys farreri by expressed sequence tag (EST) and rapid amplification of cDNA ends (RACE) approaches. The full-length cDNA of CfTNFR was of 1334 bp, consisting of a 5' UTR of 17 bp, a 3'UTR of 69 by with a poly (A) tail, and an open reading frame (ORE) of 1248 by encoding a polypeptide of 415 amino acids with a theoretical isoelectric point of 8.33 and predicted molecular weight of 47.07 kDa. There were a signal peptide, a CRD, a transmembrane region and a death domain in the deduced amino acid sequence of CfTNFR, suggesting that it was a typical type 1 membrane protein. The high identities (22-40%) of CfTNFR with other TNFR superfamily members indicated that CfTNFR should be a member of TNFR superfamily, and moreover, it should be the first death domain-containing TNFR found in invertebrates. Phylogenetic analysis revealed that CfTNFR was closely related to TNFR-like proteins from Strongylocentrotus purpuratus, Drosophila melanogaster and Ciona intestinalis, and they formed a separate branch apart from vertebrate TNFRs. The spatial expression of CfTNFR transcripts in healthy and bacteria challenged scallops was examined by quantitative real-time PCR. CfTNFR transcripts could be detected in all tested tissues, including haemocytes, gonad, gill, mantle and hepatopancreas, and significantly up-regulated in the tissues of gonad, gill, mantle and hepatopancreas after Listonella anguillarum challenge, indicating that CfTNFR was constitutive and inducible acute-phase protein involved in immune defence. The present results suggested the existence of the TNFR-like molecules and TNF-TNFR system in low invertebrates, and provided new insights into the role of CfTNFR in scallop innate immune responses to invading microorganisms. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Global down-regulation of HOX gene expression in PML-RAR alpha(+) acute promyelocytic leukemia identified by small-array real-time PCR

Acute promyelocytic leukemia (APL) is associated with a reciprocal and balanced translocation involving the retinoic acid receptor-alpha (RARalpha). All-trans retinoic acid (ATRA) is used to treat APL and is a potent morphogen that regulates HOX gene expression in embryogenesis and organogenesis. HOX genes are also involved in hematopoiesis and leukemogenesis. Thirty-nine mammalian HOX genes have been identified and classified into 13 paralogous groups clustered on 4 chromosomes. They encode a complex net-Work of transcription regulatory proteins whose precise targets remain poorly understood. The overall function of the network appears to be dictated by gene dosage. To investigate the mechanisms involved in HOX gene regulation in hematopoiesis and leukemogenesis by precise measurement of individual HOX genes, a small-array real-time HOX (SMART-HOX) quantitative polymerase chain reaction (PCR) platform was designed and validated. Application of SMART-HOX to 16 APL bone marrow samples revealed a global down-regulation of 26 HOX genes compared with normal controls. HOX gene expression was also altered during differentiation induced by ATRA in the PML-RARalpha(+) NB4 cell line. PML-RARalpha, fusion proteins have been reported to act as part of a repressor complex during myelold cell differentiation, and a model linking HOX gene expression to this PML-RARalpha repressor complex is now proposed.

Global down-regulation of HOX gene expression in PML-RARalpha + acute promyelocytic leukemia identified by small-array real-time PCR

Acute promyelocytic leukemia (APL) is associated with a reciprocal and balanced translocation involving the retinoic acid receptor-alpha (RARalpha). All-trans retinoic acid (ATRA) is used to treat APL and is a potent morphogen that regulates HOX gene expression in embryogenesis and organogenesis. HOX genes are also involved in hematopoiesis and leukemogenesis. Thirty-nine mammalian HOX genes have been identified and classified into 13 paralogous groups clustered on 4 chromosomes. They encode a complex network of transcription regulatory proteins whose precise targets remain poorly understood. The overall function of the network appears to be dictated by gene dosage. To investigate the mechanisms involved in HOX gene regulation in hematopoiesis and leukemogenesis by precise measurement of individual HOX genes, a small-array real-time HOX (SMART-HOX) quantitative polymerase chain reaction (PCR) platform was designed and validated. Application of SMART-HOX to 16 APL bone marrow samples revealed a global down-regulation of 26 HOX genes compared with normal controls. HOX gene expression was also altered during differentiation induced by ATRA in the PML-RARalpha(+) NB4 cell line. PML-RARalpha fusion proteins have been reported to act as part of a repressor complex during myeloid cell differentiation, and a model linking HOX gene expression to this PML-RARalpha repressor complex is now proposed.

Terminal and progenitor lineage-survival oncogenes as cancer markers

Tumour classification has traditionally focused on differentiation and cellular morphology, and latterly on the application of genomic approaches. By combining chromatin immunoprecipitation with expression array, it has been possible to identify direct gene targets for transcription factors for nuclear hormone receptors. At the same time, there have been great strides in deriving stem and progenitor cells from tissues. It is therefore timely to propose that pairing the isolation of these cell subpopulations from tissues and tumours with these genomics approaches will reveal conserved gene targets for transcription factors. By focusing on transcription factors (lineage-survival oncogenes) with roles in both organogenesis and tumourigenesis at multiple organ sites, we suggest that this comparative genomics approach will enable developmental biology to be used more fully in relation to understanding tumour progression and will reveal new cancer markers. We focus here on neurogenesis and neuroendocrine differentiation in tumours.

Differential requirements of aPKC activity within different epithelial tissues

Epithelial tissues are essential during morphogenesis and organogenesis. During development, epithelial tissues undergo several different remodeling processes, from cell intercalation to cell change shape. An epithelial cell has a highly polarized structure, which is important to maintain tissue integrity. The mechanisms that regulate and maintain apicobasal polarity and epithelial integrity are mostly conserved among all species and in different tissues within the same organism. aPKC-PAR complex localizes in the apical domain of polarized cells, and its function is essential for apicobasal polarization and epithelial integrity. In this work we characterized two novel alleles of aPKC: a temperature sensitive allele (aPKCTS), which has a point mutation on a kinase domain, and another allele with a point mutation on a highly conserved amino acid within the PB1 domain of aPKC (aPKCPB1). Analysis of the aPKCTS mutant phenotypes, lead us to propose that during development different epithelial tissues have differential requirements of aPKC activity. More specifically, our work suggests de novo formation of adherens junctions (AJs) is particularly sensitive to sub-optimal levels of apkc activity. Analysis of the aPKCPB1 allele, suggests that aPKC is likely to have an apical structural function mostly independent of its kinase activity. Altogether our work suggests that although loss of aPKC function is associated to similar epithelial phenotypes (e.g., loss of apicobasal polarization and epithelial integrity), the requirements of aPKC activity within these tissues are nevertheless likely to vary.

Role of cytokines in secondary lymphoid organ development

Summary Secondary lymphoid organs are sites of antigen presentation, clonal expansion of B and lymphocytes, and affinity maturation of B lymphocytes. In the intestine, these immune functions occur mainly in Peyer's patches (PP). PP develop through the interplay of two main cell types, haematopoietic cells and meserichyrnal cells. One particular haematopoietic cell type was identified as the inductive cell type in the formation of both PP and lymph nodes and was therefore designated as lymphoid tissue inducer cell. For a successful PP organogenesis, the crucial molecular components involved in the crosstalk of inducer cells and their mesenchymal target cells are adhesion molecules, lymphotoxin (LT) family members, and cytokines. In particular, the interleukin 7 receptor (IL-7R) expressed on inducer cells is absolutely required. To investigate the contribution of the ligand for the IL-7R. the cytokine IL-7, in the process of PP formation, we analyzed double transgenic (TG) mice. These mice resulted from an interbreeding of an IL-7TG mouse strain where the transgene is under the control of the MHC class II promoter with a second transgenic mouse strain, which overexpresses a transactivator for MHC class II genes. Double TG offsprings revealed higher levels of IL-7 mRNA occuring earlier in embryogenesis. Consequently, double TG mice showed a striking phenotype with a 3- to 5-fold increase in PP numbers compared to single IL-7TG or control littermates. Analysis of embryonic double TG intestines demonstrated that the process of PP development was already elevated during development as early as the embryonic day 16.5. Importantly, inducer cells were significantly increased in numbers in these embryonic intestines. Furthermore, the expression of LT? mRNA, which at this early time point is exclusively expressed by inducer cells, was also increased in double TG animals. These data clearly indicate a direct influence of IL-7 on the expansion of lymphoid tissue inducer cells and on the availability of LT? leading to a higher frequency of developing PP in fetal life. Interestingly, in addition to an enhanced frequency of PP development, in double TG mice, three additional phenotypic differences were observed. i) Lymphocyte infiltration in various non-lymphoid organs, such as stomach, salivary gland, and liver. Subsequent analysis demonstrated that B lymphocytes were predominant within these tertiary lymphoid structures. ii) Ectopic lymph node-like structures containing both B and T lymphocytes were found near the inguinal lymph node. iii) Double TG mice had a severe bone resorption syndrome most likely as a consequence of the pro-osteoclastic effect of IL-7. Taken together, these results show that IL-7 plays a key role in the homeostasis of inducer cells, in the generation of PP in the gut, in the formation of ectopic lymphoid tissue, and in bone resorption. Résumé Les organes lymphoïdes secondaires sont les lieux de présentation des antigènes aux lymphocytes, permettant l'expansion des lymphocytes B et T et la maturation d'affinité des lymphocytes B. Dans l'intestin, ces fonctions immunitaires se déroulent dans les plaques de Peyer (PP). Ces plaques se développent grâce à l'interaction des cellules hématopoïétiques avec des cellules mésenchymales. Un type particulier de cellules hématopoïétiques a été identifié comme cellule inductrice dans la formation des PP et des ganglions lymphatiques et de ce fait a été désigné cellule inductrice des tissus lymphoïdes. Durant l'organogénèse des PP, les composants moléculaires cruciaux impliqués dans l'interaction des cellules inductrices et des cellules mésenchymales sont les molécules d'adhésion, les membres de la famille des lymphotoxines (LT) et les cytokines. En particulier, le récepteur de l'interleukine 7 (IL-7R) exprimé par les cellules inductrices est absolument nécessaire. Pour étudier le rôle du ligand de l'IL-7R, l'interleukine IL-7, dans la formation des PP, nous avons croisé une lignée de souris transgénique (TG) surexprimant IL-7 sous contrôle du promoteur MHC class Il avec une lignée de souris transgénique surexprimant un transactivateur des genes MHC class II. Les souris doubles TG présentent une concentration élevée d'ARNm de l'IL-7 durant l'embryogénèse, ce qui résulte en une augmentation du nombre de PP de 3 à 5 fois en comparaison aux souris ayant seul le transgène IL-7 et aux souris contrôles. L'analyse des intestins des souris doubles TG démontre que le processus de développement des PP était élevé dès le jour 16.5 du développement embryonnaire. L'augmentation du nombre des cellules inductrices dans ces intestins embryonnaires est signilicative. De plus l'expression de l'ARNm LT?, qui à ce stade précoce est exclusivement exprimé dans les cellules inductrices, est également augmenté dans les doubles TG. Ces résultats indiquent clairement une influence directe d'IL-7 sur l'expansion des cellules inductrices des tissues lymphoïdes et sur la synthèse de LT? induisant une augmentation des PP se développant durant la vie foetale. En plus du développement accru des PP dans les souris doubles TG, trois différences phénotypiques ont été observées. i) L'infiltration lymphocytaire dans différents organes non-lymphoïdes, comme l'estomac, les glandes salivaires et le foie. Des analyses complémentaires ont demontré que les lymphocytes B étaient prédominants dans ces structures lymphoïdes tertiaires. ii) Des structures de ganglions lymphatiques ectopiques contenant des lymphocytes B et T ont été trouvées près des ganglions lymphatiques inguinaux. iii) Les souris doubles TG présentent un syndrome de résorption osseuse sévère probablement dû à l'effet pro-osteoclaste d'IL-7. Globalement, ces résultats montrent que IL-7 joue un rôle clé dans l'homéostasie des cellules inductrices dans la génèse de PP de l'intestin, dans la formation des tissus lymphoïdes ectopiques et dans la résorption osseuse.

Caractérisation d'une famille de récepteurs kinases impliqués dans le développement gamétophytique chez Arabidopsis thaliana

Au cours du développement des végétaux, de l’établissement de l’identité cellulaire des premiers organes au guidage du tube pollinique, la communication cellule à cellule est d’une importance capitale. En réponse, les voies de signalisation moléculaires sont élaborées pour la perception d’un signal extérieur et la transduction en une réponse génique via une cascade intracellulaire. Les récepteurs kinases font partie des protéines perceptrices des stimuli et constituent chez les plantes une catégorie de protéines avec une occurrence considérable, mais dont très peu d’informations détaillées sont disponibles à ce jour. Une famille de récepteurs kinases chez Arabidopsis thaliana, AtORK11 (Arabidopsis thaliana Ovule Receptor Kinase 11), a été identifiée par orthologie à un récepteur spécifique aux ovaires chez une solanacéee sauvage, Solanum chacoense. La fonction présumée de cette famille de récepteurs kinases de type leucine-rich repeat, suggérée par son patron d’expression, implique les événements relatifs au développement des gamétophytes et à la reproduction. Afin de caractériser la fonction des quatre gènes de la famille (AtORK11a, AtORK11b, AtORK11c et AtORK11d) une stratégie d’analyse de mutants d’insertion de l’ADN-T et d’évaluation du mode d’action par complémentation bimoléculaire par fluorescence (BiFC) a été entreprise. Aucune fonction précise n’a pu être attribuée aux doubles mutants d’insertion, par contre la surexpression d’une construction dominante négative indique un rôle dans le développement gamétophytique. Il a aussi été démontré que les quatre récepteurs peuvent interagir par homodimérisation aussi bien que par hétérodimérisation. Une hypothèse de redondance fonctionnelle est ainsi mise à jour parmi la famille des gènes AtORK11.

Le diabète maternel influence la morphogenèse rénale et la programmation périnatale

Le diabète maternel est un facteur de risque majeur pour le développement de malformations congénitales. Dans le syndrome de l’embryopathie diabétique, l’exposition prolongée du fœtus à de hautes concentrations ambientes de glucose induit des dommages qui peuvent affecter plusieurs organes, dont les reins. Les malformations rénales sont la cause de près de 40 pourcent des cas d’insuffisance rénale infantile. L’hyperglycémie constitue un environnement utérin adverse qui nuit à la néphrogenèse et peut causer l’agenèse, la dysplasie (aplasie) ou l’hypoplasie rénale. Les mécanismes moléculaires par lesquels les hautes concentrations ambientes de glucose mènent à la dysmorphogenèse et aux malformations demeurent toutefois mal définis. Le diabète maternel prédispose aussi la progéniture au développement d’autres problèmes à l’âge adulte, tels l’hypertension, l’obésité et le diabète de type 2. Ce phénomène appelé ‘programmation périnatale’ a suscité l’intérêt au cours des dernières décennies, mais les mécanismes responsables demeurent mal compris. Mes études doctorales visaient à élucider les mécanismes moléculaires par lesquels le diabète maternel ou un environnement in utero hyperglycémique affecte la néphrogenèse et programme par la suite la progéniture a développer de l’hypertension par des observations in vitro, ex vivo et in vivo. Nous avons utilisé les cellules MK4, des cellules embryonnaires du mésenchyme métanéphrique de souris, pour nos études in vitro et deux lignées de souris transgéniques (Tg) pour nos études ex vivo et in vivo, soient les souris HoxB7-GFP-Tg et Nephrin-CFP-Tg. Les souris HoxB7-GFP-Tg expriment la protéine fluorescente verte (GFP) dans le bourgeon urétérique (UB), sous le contrôle du promoteur HoxB7. Les souris Nephrin-CFP expriment la protéine fluorescente cyan (CFP) dans les glomérules, sous le contrôle du promoteur nephrin spécifique aux podocytes. Nos études in vitro visaient à déterminer si les hautes concentrations de glucose modulent l’expression du gène Pax2 dans les cellules MK4. Les cellules MK4 ont été traitées pendant 24h avec du milieu contenant soit 5mM D-glucose et 20mM D-mannitol ou 25mM D-glucose et avec ou sans antioxydants ou inhibiteurs de p38 MAPK, p44/42 MAPK, PKC et NF-kB. Nos résultats ont démontré que le D-glucose élevé (25mM) augmente la génération des espèces réactives de l’oxygène (ROS) dans les cellules MK4 et induit spécifiquement l’expression du gène Pax2. Des analogues du glucose tels le D-mannitol, L-glucose ou le 2-Deoxy-D-glucose n’induisent pas cette augmentation dans les cellules MK4. La stimulation de l’expression du gène Pax2 par le D-glucose dans les cellules MK4 peut être bloquée par des inhibiteurs des ROS et de NF-kB, mais pas par des inhibiteurs de p38 MAPK, p44/42 MAPK ou PKC. Ces résultats indiquent que la stimulation de l’expression du gène Pax2 par les concentrations élevées de glucose est due, au moins en partie, à la génération des ROS et l’activation de la voie de signalisation NF-kB, et non pas via les voies PKC, p38 MAPK et p44/42 MAPK. Nos études ex vivo s’intéressaient aux effets d’un milieu hyperglycémique sur la morphogenèse de la ramification du bourgeon urétérique (UB). Des explants de reins embryonnaires (E12 à E18) ont été prélevés par micro-dissection de femelles HoxB7-GFP gestantes. Les explants ont ensuite été cultivés dans un milieu contenant soit 5mM D-glucose et 20mM D-mannitol ou 25mM D-glucose et avec ou sans antioxydants, catalase ou inhibiteur de PI3K/AKT pour diverses durées. Nos résultats ont démontré que le D-glucose stimule la ramification du UB de manière spécifique, et ce via l’expression du gène Pax2. Cette augmentation de la ramification et de l’expression du gène Pax2 peut être bloquée par des inhibiteurs des ROS et de PI3K/AKT. Ces études ont démontré que les hautes concentrations de glucose altèrent la morphogenèse de la ramification du UB via l’expression de Pax2. L’effet stimulant du glucose semble s’effectuer via la génération des ROS et l’activation de la voie de signalisation Akt. Nos études in vivo visaient à déterminer le rôle fondamental du diabète maternel sur les défauts de morphogenèse rénale chez la progéniture. Dans notre modèle animal, le diabète maternel est induit par le streptozotocin (STZ) chez des femelles HoxB7-GFP gestantes (E13). Les souriceaux ont été étudiés à différents âges (naissants et âgés de une, deux ou trois semaines). Nous avons examiné leurs morphologie rénale, nombre de néphrons, expression génique et les événements apoptotiques lors de cette étude à court terme. La progéniture des mères diabétiques avait un plus faible poids, taille et poids des reins, et possédait des glomérules plus petits et moins de néphrons par rapport à la progéniture des mères contrôles. La dysmorphogenèse rénale observée est peut-être causée par l’augmentation de l’apoptose des cellules dans la région du glomérule. Nos résultats ont montré que les souriceaux nés de mères diabétiques possèdent plus de podocytes apoptotiques et plus de marquage contre la caspase-3 active dans leurs tubules rénaux que la progéniture des mères contrôles. Les souriceaux des mères diabétiques montrent une augmentation de l’expression des composants du système rénine angiotensine (RAS) intrarénal comme l’angiotensinogène et la rénine, ainsi qu’une augmentation des isoformes p50 et p65 de NF-kB. Ces résultats indiquent que le diabète maternel active le RAS intrarénal et induit l’apoptose des glomérules, menant à une altération de la morphogenèse rénale de la progéniture. En conclusion, nos études ont permis de démontrer que le glucose élevé ou l’environnement in utero diabétique altère la morphogenèse du UB, qui résulte en un retard dans la néphrogenèse et produit des reins plus petits. Cet effet est dû, au moins en partie, à la génération des ROS, à l’activation du RAS intrarénal et à la voie NF-kB. Nos études futures se concentreront sur les mécanismes par lesquels le diabète maternel induit la programmation périnatale de l’hypertension chez la progéniture adulte. Cette étude à long terme porte sur trois types de progénitures : adultes nés de mères contrôles, diabétiques ou diabétiques traitées avec insuline pendant la gestation. Nous observerons la pression systolique, la morphologie rénale et l’expression de divers gènes et protéines. Nous voulons de plus déterminer si la présence d’un système antioxydant (catalase) peut protéger la progéniture des effets néfastes des ROS causés par l’environnement in utero hyperglycémique. Les souris Catalase-Tg expriment la catalase spécifiquement dans les tubules proximaux et nous permettrons d’explorer notre hypothèse sur le rôle des ROS dans notre modèle expérimental de diabète maternel.

Rôles physiologiques des gènes Adamts1 et Adamts4 chez la souris

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Molecular determinants of congenital hypothyroidism due to thyroid dysgenesis

L’hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT) est la condition endocrinienne néonatale la plus fréquemment rencontrée, avec une incidence d’un cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT comprend toutes les anomalies du développement de la thyroïde. Parmi ces anomalies, le diagnostic le plus fréquent est l’ectopie thyroïdienne (~ 50% des cas). L’HCDT est fréquemment associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdisme) pouvant conduire à un retard mental sévère si non traitée. Le programme de dépistage néonatal assure un diagnostic et un traitement précoce par hormones thyroïdiennes. Cependant, même avec un traitement précoce (en moyenne à 9 jours de vie), un retard de développement est toujours observé, surtout dans les cas les plus sévères (c.-à-d., perte de 10 points de QI). Bien que des cas familiaux soient rapportés (2% des cas), l’HCTD est essentiellement considérée comme une entité sporadique. De plus, plus de 92% des jumeaux monozygotiques sont discordants pour les dysgénésies thyroïdiennes et une prédominance féminine est rapportée (spécialement dans le cas d’ectopies thyroïdiennes), ces deux observations étant clairement incompatible avec un mode de transmission héréditaire mendélien. Il est donc cohérent de constater que des mutations germinales dans les facteurs de transcription thyroïdiens connus (NKX2.1, PAX8, FOXE1, and NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des cas sporadiques testés et furent, de plus, exclues lors d’analyse d’association dans certaines familles multiplex. Collectivement, ces données suggèrent que des mécanismes non mendéliens sont à l’origine de la majorité des cas de dysgénésie thyroïdienne. Parmi ces mécanismes, nous devons considérer des modifications épigénétiques, des mutations somatiques précoces (au stade du bourgeon thyroïdien lors des premiers stades de l’embryogenèse) ou des défauts développementaux stochastiques (c.-à-d., accumulation aléatoire de mutations germinales ou somatiques). Voilà pourquoi nous proposons un modèle «2 hits » combinant des mutations (épi)génétiques germinales et somatiques; ce modèle étant compatible avec le manque de transmission familial observé dans la majorité des cas d’HCDT. Dans cette thèse, nous avons déterminé si des variations somatiques (épi)génétiques sont associées à l’HCTD via une approche génomique et une approche gène candidat. Notre approche génomique a révélé que les thyroïdes ectopiques ont un profil d’expression différent des thyroïdes eutopiques (contrôles) et que ce profil d’expression est enrichi en gènes de la voie de signalisation Wnt. La voie des Wnt est cruciale pour la migration cellulaire et pour le développement de plusieurs organes dérivés de l’endoderme (p.ex. le pancréas). De plus, le rôle de la voie des Wnt dans la morphogénèse thyroïdienne est supporté par de récentes études sur le poisson-zèbre qui montrent des anomalies du développement thyroïdien lors de la perturbation de la voie des Wnt durant différentes étapes de l’organogénèse. Par conséquent, l’implication de la voie des Wnt dans l’étiologie de la dysgénésie thyroïdienne est biologiquement plausible. Une trouvaille inattendue de notre approche génomique fut de constater que la calcitonine était exprimée autant dans les thyroïdes ectopiques que dans les thyroïdes eutopiques (contrôles). Cette trouvaille remet en doute un dogme de l’embryologie de la thyroïde voulant que les cellules sécrétant la calcitonine (cellules C) proviennent exclusivement d’une structure extrathyroïdienne (les corps ultimobranchiaux) fusionnant seulement avec la thyroïde en fin de développement, lorsque la thyroïde a atteint son emplacement anatomique définitif. Notre approche gène candidat ne démontra aucune différence épigénétique (c.-à-d. de profil de méthylation) entre thyroïdes ectopiques et eutopiques, mais elle révéla la présence d’une région différentiellement méthylée (RDM) entre thyroïdes et leucocytes dans le promoteur de FOXE1. Le rôle crucial de FOXE1 dans la migration thyroïdienne lors du développement est connu et démontré dans le modèle murin. Nous avons démontré in vivo et in vitro que le statut de méthylation de cette RDM est corrélé avec l’expression de FOXE1 dans les tissus non tumoraux (c.-à-d., thyroïdes et leucocytes). Fort de ces résultats et sachant que les RDMs sont de potentiels points chauds de variations (épi)génétiques, nous avons lancé une étude cas-contrôles afin de déterminer si des variants génétiques rares localisés dans cette RDM sont associés à la dysgénésie thyroïdienne. Tous ces résultats générés lors de mes études doctorales ont dévoilé de nouveaux mécanismes pouvant expliquer la pathogenèse de la dysgénésie thyroïdienne, condition dont l’étiologie reste toujours une énigme. Ces résultats ouvrent aussi plusieurs champs de recherche prometteurs et vont aider à mieux comprendre tant les causes des dysgénésies thyroïdiennes que le développement embryonnaire normal de la thyroïde chez l’homme.

Molecular mechanisms controlling the precision of chemokine guided cell migration

By the end of the first day of embryonic development, zebrafish primordial germ cells (PGCs) arrive at the site where the gonad develops. In our study we investigated the mechanisms controlling the precision of primordial germ cell arrival at their target. We found that in contrast with our expectations which were based on findings in Drosophila and mouse, the endoderm does not constitute a preferred migration substrate for the PGCs. Rather, endoderm derivatives are important for later stages of organogenesis keeping the PGC clusters separated. It would be interesting to investigate the precise mechanism by which endoderm controls germ cell position in the gonad. In their migration towards the gonad, zebrafish germ cells follow the gradient of chemokine SDF-1a, which they detect using the receptor CXCR4b that is expressed on their membrane. Here we show that the C-terminal region of CXCR4b is responsible for down-regulation of receptor activity as well as for receptor internalization. We demonstrate that receptor molecules unable to internalize are less potent in guiding germ cells to the site where the gonad develops, thereby implicating chemokine receptor internalization in facilitating precision of migration during chemotaxis in vivo. We demonstrate that while CXCR4b activity positively regulates the duration of the active migration phases, the down-regulation of CXCR4b signalling by internalization limits the duration of this phase. This way, receptor signalling contributes to the persistence of germ cell migration, whereas receptor down-regulation enables the cells to stop and correct their migration path close to the target where germ cells encounter the highest chemokine signal. Chemokine receptors are involved in directing cell migration in different processes such as lymphocyte trafficking, cancer and in the development of the vascular system. The C-terminal domain of many chemokine receptors was shown to be essential for controlling receptor signalling and internalization. It would therefore be important to determine whether the role for receptor internalization in vivo as described here (allowing periodical corrections to the migration route) and the mechanisms involved (reducing the level of signalling) apply for those other events, too.

Differential effects of thyroid hormone manipulation and ß adrenoceptor agonist administration on uncoupling protein mRNA abundance in adipose tissue and thermoregulation in neonatal pigs

We have shown that there is significant disparity in the expression of uncoupling proteins (UCP) 2 and 3 between modern-commercial and ancient-Meishan porcine genotypes, commercial pigs also have higher plasma triiodothyronine (T(3)) in on the first day of life. T(3) and the sympathetic nervous system are both known to regulate UCPs in rodents and humans; their role in regulating these proteins in the pig is unknown. This study examined whether thyroid hormone manipulation or administration of a selective beta3 adrenoceptor agonist (ZD) influenced plasma hormones, colonic temperature and UCP expression in adipose tissue of two breeds of pig. To mimic the differences observed in thyroid hormone status, piglets from Meishan and commercial litters were randomly assigned to control (1 ml/kg water), T(3) (10 mg/kg) (Meishan only), methimazole (a commonly used antithyroid drug) (50 mg/kg) (commercial only) or ZD (10 mg/kg) oral administration for the first 4 days of postnatal life. Adipose tissue UCP2/3 mRNA abundance was measured on day 4 using PCR. T(3) administration raised plasma T(3) concentrations and increased colonic temperature on day 4. UCP3 mRNA abundance was higher in Meishan, than commercial piglets (p = 0.042) and was downregulated following T(3) administration (p = 0.014). Irrespective of genotype, ZD increased UCP2 mRNA abundance (Meishan p = 0.05, commercial p = 0.03). Expression of neither UCP2 nor 3 was related to colonic temperature, regardless of treatment. In conclusion, we have demonstrated a dissociation between thyroid hormones and the sympathetic nervous system in the regulation of UCPs in porcine adipose tissue. We have also suggested that expression of adipose tissue UCP2 and 3 are not related to body temperature in piglets.