Transcriptome, carbohydrate, and phytohormone analysis of Petunia hybrida reveals a complex disturbance of plant functional integrity under mild chilling stress

Cultivation of chilling-tolerant ornamental crops at lower temperature could reduce the energy demands of heated greenhouses. To provide a better understanding of how sub-optimal temperatures (12 degrees C vs. 16 degrees C) affect growth of the sensitive Petunia hybrida cultivar 'SweetSunshine Williams', the transcriptome, carbohydrate metabolism, and phytohormone homeostasis were monitored in aerial plant parts over 4 weeks by use of a microarray, enzymatic assays and GC-MS/MS. The data revealed three consecutive phases of chilling response. The first days were marked by a strong accumulation of sugars, particularly in source leaves, preferential up-regulation of genes in the same tissue and down-regulation of several genes in the shoot apex, especially those involved in the abiotic stress response. The midterm phase featured a partial normalization of carbohydrate levels and gene expression. After 3 weeks of chilling exposure, a new stabilized balance was established. Reduced hexose levels in the shoot apex, reduced ratios of sugar levels between the apex and source leaves and a higher apical sucrose/hexose ratio, associated with decreased activity and expression of cell wall invertase, indicate that prolonged chilling induced sugar accumulation in source leaves at the expense of reduced sugar transport to and reduced sucrose utilization in the shoot. This was associated with reduced levels of indole-3-acetic acid and abscisic acid in the apex and high numbers of differentially, particularly up-regulated genes, especially in the source leaves, including those regulating histones, ethylene action, transcription factors, and a jasmonate-ZIM-domain protein. Transcripts of one Jumonji C domain containing protein and one expansin accumulated in source leaves throughout the chilling period. The results reveal a dynamic and complex disturbance of plant function in response to mild chilling, opening new perspectives for the comparative analysis of differently tolerant cultivars.

The structural and mechanical integrity of historic wood

Little is known about historic wood as it ages naturally. Instead, most studies focus on biological decay, as it is often assumed that wood remains otherwise stable with age. This PhD project was organised by Historic Scotland and the University of Glasgow to investigate the natural chemical and physical aging of wood. The natural aging of wood was a concern for Historic Scotland as traditional timber replacement is the standard form of repair used in wooden cultural heritage; replacing rotten timber with new timber of the same species. The project was set up to look at what differences could exist both chemically and physically between old and new wood, which could put unforeseen stress on the joint between them. Through Historic Scotland it was possible to work with genuine historic wood from two species, Oak and Scots pine, both from the 1500’s, rather than relying on artificial aging. Artificial aging of wood is still a debated topic, with consideration given to whether it is truly mimicking the aging process or just damaging the wood cells. The chemical stability of wood was investigated using Fourier-transform infrared (FTIR) microscopy, as well as wet chemistry methods including a test for soluble sugars from the possible breakdown of the wood polymers. The physical properties assessed included using a tensile testing machine to uncover possible differences in mechanical properties. An environmental chamber was used to test the reaction to moisture of wood of different ages, as moisture is the most damaging aspect of the environment to wooden cultural objects. The project uncovered several differences, both physical and chemical, between the modern and historic wood which could affect the success of traditional ‘like for like’ repairs. Both oak and pine lost acetyl groups, over historic time, from their hemicellulose polymers. This chemical reaction releases acetic acid, which had no effect on the historic oak but was associated with reduced stiffness in historic pine, probably due to degradation of the hemicellulose polymers by acid hydrolysis. The stiffness of historic oak and pine was also reduced by decay. Visible pest decay led to loss of wood density but there was evidence that fungal decay, extending beyond what was visible, degraded the S2 layer of the pine cell walls, reducing the stiffness of the wood by depleting the cellulose microfibrils most aligned with the grain. Fungal decay of polysaccharides in pine wood left behind sugars that attracted increased levels of moisture. The degradation of essential polymers in the wood structure due to age had different impacts on the two species of wood, and raised questions concerning both the mechanism of aging of wood and the ways in which traditional repairs are implemented, especially in Scots pine. These repairs need to be done with more care and precision, especially in choosing new timber to match the old. Within this project a quantitative method of measuring the microfibril angle (MFA) of wood using polarised Fourier transform infrared (FTIR) microscopy has been developed, allowing the MFA of both new and historic pine to be measured. This provides some of the information needed for a more specific match when selecting replacement timbers for historic buildings.

Radiative Behaviour of Gd2O3:Er/Yb nanoparticles under near infrared illumination

Upconverting nanoparticles have attracted much attention in science recently, specifically in view of medical and biological applications such as live imaging of cell temperatures or cancer treatment. The previously studied system of gadolinium oxide nanorods co-doped with erbium and ytterbium and decorated with different number densities of gold nanoparticles has been studied. So far, these particles have been proven as efficient nanothermometers in a temperature range from 300 up to 2000 K. In this work, a more detailed study on the morphological and radiative behaviour of these particles has been conducted. It was found that the laser power threshold for the onset of the black body radiation decreases strongly with the increase in the gold concentration. The temperature of the onset itself seems to remain approximately constant. The heating efficiency was determined to increase significantly with the gold concentration. The morphological study revealed that the temperature at the black body radiation threshold was not enough to induce any significant transformation in neither the nanorods nor the gold nanoparticles, as was expected from comparison with literature. However, significant changes in radiative properties and the morphology were detected for powders that underwent strong laser heating until the emission of brightly visible black body radiation.

Investigations of the Toxic Effect of Silver Nanoparticles on Mammalian Cell Lines

Silver nanoparticles are widely used for many applications. In this study silver nanoparticles have been tested for their toxic effect on fibroblasts (NIH-3T3), on a human lung adenocarcinoma epithelial cell line (A-549), on PC-12-cells, a rat adrenal pheochromocytoma cell line, and on HEP-G2-cells, a human hepatocellular carcinoma cell line. The viability of the cells cultivated with different concentrations of silver was determined by the MTT assay, a photometric method to determine cell metabolism. Dose-response curves were extrapolated and IC50, total lethal concentration (TLC), and no observable adverse effect concentration (NOAEC) values were calculated for each cell line. As another approach, ECIS (electric-cell-substrate-impedance-sensing) an automated method to monitor cellular behavior in real-time was applied to observe cells cultivated with silver nanoparticles. To identify the type of cell death the membrane integrity was analyzed by measurements of the lactate dehydrogenase releases and by determination of the caspase 3/7 activity. To ensure that the cytotoxic effect of silver nanoparticles is not traced back to the presence of Ag+ ions in the suspension, an Ag+ salt (AgNO3) has been examined at the same concentration of Ag+ present in the silver nanoparticle suspension that is assuming that the Ag particles are completely available as Ag+ ions.

Diet, microbes and gut immune responses in the pathogenesis of experimental type 1 diabetes

Type 1diabetes (T1D) is an autoimmune disease, which is influenced by a variety of environmental factors including diet and microbes. These factors affect the homeostasis and the immune system of the gut. This thesis explored the altered regulation of the immune system and the development of diabetes in non-obese diabetic (NOD) mice. Inflammation in the entire intestine of diabetes-prone NOD mice was studied using a novel ex-vivo imaging system of reactive oxygen and nitrogen species (RONS), in relation to two feeding regimens. In parallel, gut barrier integrity and intestinal T-cell activation were assessed. Extra-intestinal manifestations of inflammation and decreased barrier integrity were sought for by studying peritoneal leukocytes. In addition, the role of pectin and xylan as dietary factors involved in diabetes development in NOD mice was explored. NOD mice showed expression of RONS especially in the distal small intestine, which coincided with T-cell activation and increased permeability to macromolecules. The introduction of a casein hydrolysate (hydrolysed milk protein) diet reduced these phenomena, altered the gut microbiota and reduced the incidence of T1D. Extra-intestinally, macrophages appeared in large numbers in the peritoneum of NOD mice after weaning. Peritoneal macrophages (PM) expressed high levels of interleukin-1 receptor associated kinase M (IRAK-M), which was indicative of exposure to ligands of toll-like receptor 4 (TLR-4) such as bacterial lipopolysaccharide (LPS). Intraperitoneal LPS injections activated T cells in the pancreatic lymph nodes (PaLN) and thus, therefore potentially could activate islet-specific T cells. Addition of pectin and xylan to an otherwise diabetes-retarding semisynthetic diet affected microbial colonization of newly-weaned NOD mice, disturbed gut homeostasis and promoted diabetes development. These results help us to understand how diet and microbiota impact the regulation of the gut immune system in a way that might promote T1D in NOD mice.

Neuroendocrine tumours of the female genital tract: a case-based imaging review with pathological correlation

Background Both primary and secondary gynaecological neuroendocrine (NE) tumours are uncommon, and the literature is scarce concerning their imaging features. Methods This article reviews the epidemiological, clinical and imaging features with pathological correlation of gynaecological NE tumours. Results The clinical features of gynaecological NE tumours are non-specific and depend on the organ of origin and on the extension and aggressiveness of the disease. The imaging approach to these tumours is similar to that for other histological types and the Revised International Federation of Gynecology and Obstetrics (FIGO) Staging System also applies to NE tumours. Neuroendocrine tumours were recently divided into two groups: poorly differentiated neuroendocrine carcinomas (NECs) and well-differentiated neuroendocrine tumours (NETs). NECs include small cell carcinoma and large cell neuroendocrine carcinoma, while NETs account for typical and atypical carcinoids. Cervical small cell carcinoma and ovarian carcinoid are the most common gynaecological NE tumours. The former typically behaves aggressively; the latter usually behaves in a benign fashion and tends to be confined to the organ. Conclusion While dealing with ovarian carcinoids, extraovarian extension, bilaterality and multinodularity raise the suspicion of metastatic disease. NE tumours of the endometrium and other gynaecological locations are very rare. Teaching Points • Primary or secondary neurondocrine (NE) tumours of the female genital tract are rare. • Cervical small cell carcinoma and ovarian carcinoids are the most common gynaecological NE tumours. • Cervical small cell carcinomas usually behave aggressively. • Ovarian carcinoids tend to behave in a benign fashion. • The imaging approach to gynaecological NE tumours and other histological types is similar.

Ovarian sertoli-leydig cell tumour with heterologous elements of gastrointestinal type associated with elevated serum alpha-fetoprotein level: an unusual case and literature review

Here we describe the case of a 19-year-old woman with a poorly differentiated ovarian Sertoli-Leydig cell tumor and an elevated serum alphafetoprotein level. The patient presented with diffuse abdominal pain and bloating. Physical examination, ultrasound, and magnetic resonance imaging revealed a right ovarian tumor that was histopathologically diagnosed as a poorly differentiated Sertoli-Leydig cell tumor with heterologous elements. Her alpha-fetoprotein serum level was undetectable after tumor resection. Sertoli-Leydig cell tumors are rare sex cord-stromal tumors that account for 0.5% of all ovarian neoplasms. Sertoli-Leydig cell tumors tend to be unilateral and occur in women under 30 years of age. Although they are the most common virilizing tumor of the ovary, about 60% are endocrineinactive tumors. Elevated serum levels of alpha-fetoprotein are rarely associated with Sertoli-Leydig cell tumors, with only approximately 30 such cases previously reported in the literature. The differential diagnosis should include common alpha-fetoprotein-producing ovarian entities such as germ cell tumors, as well as other non-germ cell tumors that have been rarely reported to produce this tumor marker.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

The regulatory role of eNOS-derived nitric oxide on transcription in endothelial cells: Impact of S-nitrosylation on β-catenin signaling

Les cellules endothéliales forment une couche semi-perméable entre le sang et les organes. La prolifération, la migration et la polarisation des cellules endothéliales sont essentielles à la formation de nouveaux vaisseaux à partir de vaisseaux préexistants, soit l’angiogenèse. Le facteur de croissance de l’endothélium vasculaire (VEGF) peut activer la synthase endothéliale du monoxyde d’azote (eNOS) et induire la production de monoxyde d’azote (NO) nécessaire pour la régulation de la perméabilité vasculaire et l’angiogenèse. β- caténine est une composante essentielle du complexe des jonctions d’ancrage ainsi qu’un régulateur majeur de la voie de signalisation de Wnt/β-caténine dans laquelle elle se joint au facteur de transcription TCF/LEF et module l’expression de nombreux gènes, dont certains sont impliqués dans l’angiogenèse. La S-nitrosylation (SNO) est un mécanisme de régulation posttraductionnel des protéines par l’ajout d’un groupement nitroso au niveau de résidus cystéines. Le NO produit par eNOS peut induire la S-nitrosylation de la β−caténine au niveau des jonctions intercellulaires et moduler la perméabilité de l’endothélium. Il a d’ailleurs été montré que le NO peut contrôler l’expression génique par la transcription. Le but de cette thèse est d’établir le rôle du NO au sein de la transcription des cellules endothéliales, spécifiquement au niveau de l’activité de β-caténine. Le premier objectif était de déterminer si la SNO de la β-caténine affecte son activité transcriptionnelle. Nous avons montré que le NO inhibe l’activité transcriptionnelle de β- caténine ainsi que la prolifération des cellules endothéliales induites par l’activation de la voie Wnt/β-caténine. Il est intéressant de constater que le VEGF, qui induit la production de NO via eNOS, réprime l’expression de AXIN2 qui est un gène cible de Wnt s’exprimant suite à la i i stimulation par Wnt3a et ce, dépendamment de eNOS. Nous avons identifié que la cystéine 466 de la β-caténine est un résidu essentiel à la modulation répressive de son activité transcriptionnelle par le NO. Lorsqu’il est nitrosylé, ce résidu est responsable de la perturbation du complexe de transcription formé de β-caténine et TCF-4 ce qui inhibe la prolifération des cellules endothéliales induite par la stimulation par Wnt3a. Puisque le NO affecte la transcription, nous avons réalisé l’analyse du transcriptome afin d’obtenir une vue d’ensemble du rôle du NO dans l’activité transcriptionnelle des cellules endothéliales. L’analyse différentielle de l’expression des gènes de cellules endothéliales montre que la répression de eNOS par siRNA augmente l’expression de gènes impliqués au niveau de la polarisation tels que : PARD3A, PARD3B, PKCZ, CRB1 et TJ3. Cette analyse suggère que le NO peut réguler la polarisation des cellules et a permis d’identifier des gènes responsables de l’intégrité des cellules endothéliales et de la réponse immunitaire. De plus, l’analyse de voies de signalisation par KEGG montre que certains gènes modulés par l’ablation de eNOS sont enrichis dans de nombreuses voies de signalisation, notamment Ras et Notch qui sont importantes lors de la migration cellulaire et la différenciation des cellules de têtes et de tronc (tip/stalk). Le regroupement des gènes exprimés chez les cellules traitées au VEGF (déplétées de eNOS ou non) révèle que le NO peut affecter l’expression de gènes contribuant au processus angiogénique, dont l’attraction chimiotactique. Notre étude montre que le NO module la transcription des cellules endothéliales et régule l’expression des gènes impliqués dans l’angiogenèse et la fonction endothéliale.

Antioxidants attenuate hyperglycaemia-mediated brain endothelial cell dysfunction and blood–brain barrier hyperpermeability

Aims: Hyperglycaemia (HG), in stroke patients, is associated with worse neurological outcome by compromising endothelial cell function and the blood–brain barrier (BBB) integrity. We have studied the contribution of HG-mediated generation of oxidative stress to these pathologies and examined whether antioxidants as well as normalization of glucose levels following hyperglycaemic insult reverse these phenomena. Methods: Human brain microvascular endothelial cell (HBMEC) and human astrocyte co-cultures were used to simulate the human BBB. The integrity of the BBB was measured by transendothelial electrical resistance using STX electrodes and an EVOM resistance meter, while enzyme activities were measured by specific spectrophotometric assays. Results: After 5 days of hyperglycaemic insult, there was a significant increase in BBB permeability that was reversed by glucose normalization. Co-treatment of cells with HG and a number of antioxidants including vitamin C, free radical scavengers and antioxidant enzymes including catalase and superoxide dismutase mimetics attenuated the detrimental effects of HG. Inhibition of p38 mitogen-activated protein kinase (p38MAPK) and protein kinase C but not phosphoinositide 3 kinase (PI3 kinase) also reversed HG-induced BBB hyperpermeability. In HBMEC, HG enhanced pro-oxidant (NAD(P)H oxidase) enzyme activity and expression that were normalized by reverting to normoglycaemia. Conclusions: HG impairs brain microvascular endothelial function through involvements of oxidative stress and several signal transduction pathways.

Investigation of the functional roles of host cell proteins involved in Coronavirus infection using highly specific and scalable RNA interference (RNAi) approach

Since its identification in the 1990s, the RNA interference (RNAi) pathway has proven extremely useful in elucidating the function of proteins in the context of cells and even whole organisms. In particular, this sequence-specific and powerful loss-of-function approach has greatly simplified the study of the role of host cell factors implicated in the life cycle of viruses. Here, we detail the RNAi method we have developed and used to specifically knock down the expression of ezrin, an actin binding protein that was identified by yeast two-hybrid screening to interact with the Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus (SARS-CoV) spike (S) protein. This method was used to study the role of ezrin, specifically during the entry stage of SARS-CoV infection.

Role of phospholipase A(2) and tyrosine kinase in Clostridium difficile toxin A-induced disruption of epithelial integrity, histologic inflammatory damage and intestinal secretion

Clostridium difficile-associated disease causes diarrhea to fulminant colitis and death. We investigated the role of phospholipase A(2) (PLA(2)) inhibitors, aristolochic acid (AA), bromophenacyl bromide BPB and quinacrine (QUIN) on the C. difficile toxin A-induced disruption of epithelial integrity, histologic inflammatory damage and intestinal secretion. Toxin A caused severe hemorrhagic and inflammatory fluid secretion at 6-8 h in rabbit ileal segments, an effect that was significantly inhibited by QUIN (71%, P < 0.01), AA (87%, P < 0.0001) or by BPB (51%, P < 0.01). The secretory effect of toxin A was also inhibited in segments adjacent to those with AA (89%, P < 0.01). Furthermore, QUIN or AA substantially reduced the histologic damage seen after 6-8 h in rabbit ileal segments. The cyclooxygenase inhibitor, indomethacin, also significantly inhibited (96%; n = 6) the secretory effects of toxin A in ligated rabbit intestinal segments. The destruction by toxin A of F-actin at the light junctions of T-84 cell monolayers was not inhibited by AA or BPB. AA or QUIN had no effect on the T-84 cell tissue resistance reduction over 8-24 h after toxin A exposure. All the inhibitors were shown to be effective in the doses administered direct in ileal loops to inhibit PLA(2) activity. The data suggest that PLA(2) is involved in the major pathway of toxin A-induced histologic inflammatory damage and hemorrhagic fluid secretion. Cop. right (C) 2008 John Wiley & Sons, Ltd.

Establishment of a protocol for the cryopreservation of cell sheets of adipose tissue stem cells

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2016

Understanding the role of CAP proteins in the polarization process of C. elegans

La division cellulaire asymétrique est un processus crucial dans le développement des organismes multicellulaires puisqu’elle permet la génération de la diversité cellulaire. Les cellules qui se divisent de façon asymétrique doivent tout d’abord se polariser et correctement orienter leur fuseau mitotique pour ségréger des déterminants cellulaires en deux entités distinctes. L’embryon du nématode C. elegans est un modèle robuste et largement utilisé pour étudier la division cellulaire asymétrique. Dans cet embryon, le point d'entrée du spermatozoïde détermine l'axe de polarité antéro-postérieur. Suite à la fécondation, le cortex embryonnaire est uniformément contractile et un complexe conservé formé des protéines PAR-3, PAR-6 et PKC-3 (nommé complexe PAR-3 ci-dessous) est localisé sur l'ensemble du cortex. La complétion de la méiose maternelle induit une relaxation corticale au postétieur et un flux cortical vers l’antérieur de l’embryon. Ces contractions corticales asymétriques mènent à la formation d'un domaine antérieur contenant le complexe PAR-3, tandis que le cortex postérieur, dont le complexe PAR-3 s’est délocalisé, est enrichi avec les protéines PAR-2 et PAR-1. Par conséquent, les domaines formés par les protéines PAR définissent un pôle antérieur et un pôle postérieur dans l'embryon suite au remodelage du cytosquelette. Les protéines PAR-4 et PAR-5 restent localisées de façon uniforme dans l'embryon. Curieusement, les protéines PAR exercent une régulation par rétroaction sur la contractilité corticale. Il a été montré qu’une des protéines PAR récemment identifiée, PAR-5, est orthologue à la protéine adaptatrice 14-3-3 et joue un rôle important dans la contractilité corticale. En dépit de son rôle central dans la contractilité corticale et le processus de polarisation cellulaire, le mécanisme par lequel PAR-5 régule la contractilité corticale n’est pas bien compris. Le but de ce projet est de mieux comprendre comment PAR-5 et ses interacteurs contrôlent la régulation des contractions corticales et, de ce fait, la polarité cellulaire. Dans un essai de capture de la protéine GST (GST pull-down), nous avons identifié plusieurs nouveaux interacteurs de PAR-5. Parmi ceux-ci, nous avons trouvé CAP-2 (protéine de coiffage de l'actine), qui a été identifiée dans des éxpériences de capture de 14-3-3 dans trois systèmes modèles différents. CAP-2 est un hétérodimère des protéines CAP, qui sont impliquées dans la régulation de l'actine. Nous avons trouvé que la déplétion des protéines CAP par interférence à l’ARN dans des vers de type sauvage mène à une augmentation létalité embryonnaire, ce qui suggère que ces protéines jouent un rôle important dans le développement embryonnaire. L'imagerie en temps réel d'embryons déplétés pour les protéines CAP montre qu’ils ont une diminution des contractions corticales avec un sillon de pseudoclivage mois stable, suggérant un défaut dans la régulation du cytosquelette d'actine-myosine. Ceci a également été confirmé par la diminution de la vitesse et du nombre de foci de NMY-2::GFP. En outre, ces embryons montrent une légère diminution de la taille du croissant cortical de PAR-2 lors de la phase d’établissement de la polarité. Les embryons déplétés en CAP-2 montrent également un retard dans la progression du cycle cellulaire, mais le lien entre ce phénotype et la régulation des contractions corticales reste à être précisé. La caractérisation des protéines CAP, des régulateurs du remodelage du cytosquelette, permettra d'améliorer notre compréhension des mécanismes qui sous-tendent l'établissement et le maintien de la polarité cellulaire, et donc la division cellulaire asymétrique.

Fiber Pathways for Language in the Developing Brain: A Diffusion Tensor Imaging (DTI) Study

The present study characterized two fiber pathways important for language, the superior longitudinal fasciculus/arcuate fasciculus (SLF/AF) and the frontal aslant tract (FAT), and related these tracts to speech, language, and literacy skill in children five to eight years old. We used Diffusion Tensor Imaging (DTI) to characterize the fiber pathways and administered several language assessments. The FAT was identified for the first time in children. Results showed no age-related change in integrity of the FAT, but did show age-related change in the left (but not right) SLF/AF. Moreover, only the integrity of the right FAT was related to phonology but not audiovisual speech perception, articulation, language, or literacy. Both the left and right SLF/AF related to language measures, specifically receptive and expressive language, and language content. These findings are important for understanding the neurobiology of language in the developing brain, and can be incorporated within contemporary dorsal-ventral-motor models for language.