An investigation of ethylene inhibition of growth in etiolated Avena sativa coleoptiles /

Growth rates of etiolated Avena sativa coleoptiles in pH 7.0 buffered medium are stimulated in a synergistic manner by IAA and 320 ~l/l carbon dioxide. The suggestion that carbon dioxide stimulated growth involves dark fixation is supported by the ability of 1 mM malate to replace carbon dioxide, with neither factor able to stimulate growth in the presence of the other (Bown, Dymock and Aung, 1974). The regulation of Avena coleoptile growth by ethylene has been investigated in the light of this data and the well documented antagonism between carbon dioxide and ethylene in the regulation of developmental processes. The influence of various permutations of ethylene, IAA, carbon dioxide and malate on the rates of growth, l4c-bicarbonate incorporation, l4C-bicarbonate fixation, and malate decarboxylation have been investigated. In the presence of 320 ~l/l carbon dioxide, 10.8 ~l/l ethylene inhibited growth both in the absence and presence of 20 ~M IAA with inhibition times, of 8-10 and 12-13 minutes respectively. In contrast ethylene inhibition of growth was not significant in the absence of growth stimulation by CO2 or 1 mM malate, and the normal growth increases in response to CO2 and malate were blocked by the simultaneous application of ethylene. The rates of incorporation and dark fixation of l4C-bicerbonate were not measurably. influenced by ethylene, IAA or malate, either prior to or during the changes in growth ,ates induced by these agents. The data does not support the hypothesis that ethylene inhibition of growth results from an inhibition of dark fixation, but suggests that ethylene may inhibit a process which is subsequent to fixation.

An investigation into differences between indoleacetic acid and fusicoccin in their influence on RNA synthesis, protein synthesis and growth in Avena coleoptile tissue

Growth stimulation of Avena coleoptile tissue by indoleacetic acid (IAA) and fusicoccin (FC) was compared by measuring both their influence on RNA and protein synthesis during IAA or FC stimulated growth. FC stimulated growth more than IAA during the initial four hour exposure, after which the growth rate gradually declined to the control rate. FC, but not IAA, increased the uptake of 3H-Ieucine into tissue and the specific radioactivity of extracted protein. Cycloheximide inhibited the incorporation of 3H-Ieucine into protein by approximately 60% to 70% in all cases. In the presence of cycloheximide 3H-radioactivity accumulated in FC-treated tissue, whereas IAA did not seem to influence 3H-accumulation. These results suggest that FC stimulated leucine uptake into the tissue and that increased specific activity of coleoptile protein is due to increased leucine uptake, not an increased rate of protein synthesis. There was no measurable influence of IAA and/or FC on RNA and protein synthesis during the initial hours of a growth stimulation. Inhibitors of RNA and protein synthesis, actinomycin D and cycloheximide, respectively, severely inhibited IAA enhanced growth but only partially inhibited FC stimulated growth. The data are consistent with suggestions that a rapidly turning over protein participates in IAA stimulated growth, and that a continual synthesis of RNA and proteins is an absolute requirement for a long term growth response to IAA. On the contrary, FC-stimulated growth exhibited less dependency on the transcription and translation processes. The data are consistent with proposals suggesting different sites of action for FC and IAA stimulated growth. l?hen compared to CO2-free air, CO2 at 300 ppm had no significant influence on coleoptile growth and protein synthesis in the presence or absence of lAA or FC. Also, I mM malate, pH 6.0 did not influence growth of coleoptiles in the presence or absence of lAA. This result was obtained despite reports indicating that 300 ppm CO2 or I mM malate stimulates growth and protein synthesis. This lack of difference between CO2-treated and untreated tissue could indicate either that the interstitial space CO2 concentration is not actually different in the two treatments due to significant endogenous respiratory CO2 or else the data would suggest a very loose coupling between dark CO2 fixation and growth. IAA stimulated the in vivo fixation of 14c-bicarbonate (NaHI4c03) by about 25% and the addition of cycloheximide caused an inhibition of bicarbonate fixation within 30 min. Cycloheximide has also been reported to inhibit IAA-stimulated H+ excretion. These data are consistent with the acid growth theory and suggest that lAA stimulated growth involves dark CO2 fixation. The roles of dark CO2 fixation in lAA-stimulated growth are discussed.

Gypsy moths (Lymantria dispar) in the Niagara Region : population density variation, introduction of an entomopathogenic fungus (Entomophaga maimaiga) and occurrence of nuclear polyhedrosis virus

The gypsy moth, Lymantria dispar, a major defoliator of broad leaf trees, was accidentally introduced into North America in 1869. Much interest has been generated regarding the potential of using natural pathogens for biological control of this insect. One of these pathogens, a highly specific fungus, Entomophaga maimaiga, was accredited with causing major epizootics in populations of gypsy moth across the north-eastern United States in 1989 and 1990 and is thought to be spreading northwards into Canada. This study examined gypsy moth population densities in the Niagara Region. The fungus, .E.. maimaiga, was artificially introduced into one site and the resulting mortality in host populations was noted over two years. The relationship between fungal mortality, host population density and occurrence of another pathogen, the nuclear polyhedrosis virus (NPV), was assessed. Gypsy moth population density was assessed by counting egg masses in 0.01 hectare (ha) study plots in six areas, namely Louth, Queenston, Niagara-on-the-Lake, Shorthills Provincial Park, Chippawa Creek and Willoughby Marsh. High variability in density was seen among sites. Willoughby Marsh and Chippawa Creek, the sites with the greatest variability, were selected for more intensive study. The pathogenicity of E. maimaiga was established in laboratory trials. Fungal-infected gypsy moth larvae were then released into experimental plots of varying host density in Willoughby Marsh in 1992. These larvae served as the inoculum to infect field larvae. Other larvae were injected with culture medium only and released into control plots also of varying host density. Later, field larvae were collected and assessed for the presence of .E.. maimaiga and NPV. A greater proportion of larvae were infected from experimental plots than from control plots indicating that the experimental augmentation had been successful. There was no relationship between host density and the proportion of infected larvae in either experimental or control plots. In 1992, 86% of larvae were positive for NPV. Presence and intensity of NPV infection was independent of fungal presence, plot type or interaction of these two factors. Sampling was carried out in the summer of 1993, the year after the introduction, to evaluate the persistence of the pathogen in the environment. Almost 50% of all larvae were infected with the fungus. There was no difference between control and experimental plots. Data collected from Willoughby Marsh indicated that there was no correlation between the proportion of larvae infected with the fungus and host population density in either experimental or control plots. About 10% of larvae collected from a nearby site, Chippawa Creek, were also positive for .E.. maimaiga suggesting that low levels of .E.. maimaiga probably occurred naturally in the area. In 1993, 9.6% of larvae were positive for NPV. Again, presence or absence of NPV infection was independent of fungal presence plot type or interaction of these two factors. In conclusion, gypsy moth population densities were highly variable between and within sites in the Niagara Region. The introduction of the pathogenic fungus, .E.. maimaiga, into Willoughby Marsh in 1992 was successful and the fungus was again evident in 1993. There was no evidence for existence of a relationship between fungal mortality and gypsy moth density or occurrence of NPV. The results from this study are discussed with respect to the use of .E.. maimaiga in gypsy moth management programs.

Studies of nucleophilic attack on tris (pentafluorophenyl) phosphine and its oxides

The reaction of tris(pentafluorophenyl)phosphine [5] with the nucleophiles dimethyl formamide (DMF), hexamethylphosphoric triamide (HMPA), diethyl formamide (DEF), hexaethylphosphoric triamide (HEPA), hydrazine, N,N-dimethyl hydrazine (in presence and/or absence of KF), phenylhydrazine, ammonium hydroxide, formamide, aniline, sodium hydrogen sulfide, and hexaethylphosphorous triamide was investigated. The reaction of [5] with DMF and HMPA gave the same product, namely tris-[4-(N,N-dimethylamino)-2,3,5,6-tetrafluorophenyl]phosphine [12] but in higher yield in the case of HMPA. Compound (5] also reacted with DEF to give tris[4-(N,N-diethylamino)-2,3,5,6-tetrafluorophenyl] phosphine [14]. When [51 was treated with HEPA, it gave a mixture of bis(pentafluorophe~yl)-(N,N-diethylamino-tetrafluorophenyl)phosphine, pentafluorophenyl-bis-(N,N-diethylamino-tetrafluorophenyl)phosphine and tris (N,N-diethylamino-tetrafluorophenyl)phosphine. Treatment of [5] with aqueeus hydrazine solution in excess ethanol gave tris(4-hydrazo-2,3,4,6-tetrafluorophenyl)phosphine [1s1 in high yield while reaction with aqueous hydrazine led to C-P cleavage and production of tetrafluorophenyl hydrazine. With N,N-dimethyl hydrazine, [5] gave tris(4-N,N-dimethylhydrazine-2,3,5,6-tetrafluorophenyl) phosphine {20j. The latter could be obtained in higher yield and shorter reaction time, by the addition of KF. The reaction of compound {51 with phenylhydrazine in THF gave bis(pentafluorophe~yl)-4-S-phenylhydrazino- 2,3,5,6-tetrafluorophenyl phosphine [22] in low yield. Reaction of [5] with ammonium hydroxide in THF at high pressure in the presence of KF gave tris-~4-amino-2,3,5,6-tetrafluorophenyl)phosphine [25]. Similarly, formamide led to a mixture of (C6F4NHZ)3P, (C6F4NHZ)ZPC6FS, (C6F4NHZ)ZPC6F4NHCHO, and C6F4NHZP(C6Fs)(C6F4NHCHO). When [5] was treated with aniline, a mixture of mono-, di-, and tri-substituted products was obtained. Sodium hydrogen sulfide in ethylene glycol/ pyridine led to C-P cleavage and the isolation of pentafluorobenzene and tetrafluorothiophenol. Reaction of [5] and its oxide [35] with different alkoxides in the corresponding alcohols led mainly to C-P bond cleavage products, with the exception of one case where sodium methoxide was used in ether, and which led to tris-(4-methoxy-2,3,9,6-tetrafluorophenyl)phosphine [37]. On the basis of various spectroscopic data, it was concluded that the para position in compound [5] was generally the favoured site of attack.

Kinetic and product studies for the oxidtion of organic sulfides and sulfoxides in the presence of transition metal complexes

Rates and products of the oxidation of diphenyl sulfide, phenyl methyl sulfide, p-chlorophenyl methyl sulfide and diphenyl sulfoxide have been determined. Oxidants included t-Bu02H alone, t-Bu02H plus molybdenum or vanadium catalysts and the molybdenum peroxo complex Mo0(02)2*HMPT. Reactions were chiefly carried out in ethanol at temperatures ranging from 20° to 65°C. Oxidation of diphenyl sulfide by t-Bu02H in absolute ethanol at 65°C followed second-order kinetics with k2 = 5.61 x 10 G M~1s"1, and yielded only diphenyl sulfoxide. The Mo(C0)g-catalyzed reaction gave both the sulfoxide and the sulfone with consecutive third-order kinetics. Rate = k3[Mo][t-Bu02H][Ph2S] + k^[Mo][t-Bu02H][Ph2S0], where log k3 = 12.62 - 18500/RT, and log k^ = 10.73 - 17400/RT. In the absence of diphenyl sulfide, diphenyl sulfoxide did not react with t-Bu02H plus molybdenum catalysts, but was oxidized by t-Bu02H-V0(acac)2. The uncatalyzed oxidation of phenyl methyl sulfide by t-Bu02H in absolute ethanol at 65°C gave a second-order rate constant, k = 3.48 x 10~"5 M^s""1. With added Mo(C0)g, the product was mainly phenyl methyl sulfoxide; Rate = k3[Mo][t-Bu02H][PhSCH3] where log k3 = 22.0 - 44500/RT. Both diphenyl sulfide and diphenyl sulfoxide react readily with the molybdenum peroxy complex, Mo0(02)2'HMPT in absolute ethanol at 35°C, yielding diphenyl sulfone. The observed features are mainly in agreement with the literature on metal ion-catalyzed oxidations of organic compounds by hydroperoxides. These indicate the formation of an active catalyst and the complexation of t-Bu02H with the catalyst. However, the relatively large difference between the activation energies for diphenyl sulfide and phenyl methyl sulfide, and the non-reactivity of diphenyl sulfoxide suggest the involvement of sulfide in the production of an active species.

Physical activity of children with developmental coordination disorder in the presence of attention deficit hyperactivity disorder : does gender matter?

Baerg, S., Cairney, J., Hay, J., Rempel, L. and Faught, B.E. (2009). Physical Activity of Children with Developmental Coordination Disorder in the Presence of Attention Deficit Hyperactivity Disorder: Does Gender Matter? Brock University, St. Catharines, Ontario, CANADA. Children with Developmental Coordination Disorder (DCD) have difficulties in motor coordination. Attention-deficit hyperactive disorder (ADHD) is considered the condition most co-morbid with DCD at approximately 50%. Children with DCD are generally less physically active (PA) than their peers, while children with ADHD are often considered more physically active. It is not known if the physical activity patterns of children with DCD-ADHD resemble those of children with primarily DCD or that of their healthy peers. The primary objective of this research was to contrast physical activity patterns between children with DCD, DCD-ADHD, and healthy controls. Since boys are generally reported as more physically active than girls, a secondary objective was to determine if gender moderated the association between groups and physical activity. A sample of males (n=66) and females (n=44) were recruited from the Physical Health Activity Study Team (PHAST) longitudinal study. The Movement Assessment Battery for Children (2nd Ed.) was used to identify probable cases of DCD, and Connor's Revised Parent Rating Scale- Short Version to identify ADHD. Subjects (mean age=12.8±.4 yrs) were allocated to three groups; DCD (n=32), DCD-ADHD (n=30) and control (n=48). Physical activity was monitored for seven days with the Actical® accelerometer (activity count, step count and energy expenditure). Children completed the Participation Questionnaire (PQ) during the in-school session of data collection for the PHAST study. Height, weight and body mass index (BMI) were also determined. Analysis of variance showed significant group differences for activity count (F(2,56)=5.36, p=.007) and PQ (F(2,44 )=6. 71, p=.003) in males, while a significant group difference for step count (F(2,37)=3.55, p=.04) was found in females. Post hoc comparison tests (Tukey) identified significantly lower PQ and activity count between males with OCD and controls (p=.004) and males with DCD-ADHD and controls (p=.003). Conversely, females with DCD-ADHD had significantly more step counts than their controls (p=.01). Analysis of covariance demonstrated a gender by DCD groups negative interaction for males (activity count) (F(2,92):;:3.11, p=.049) and a positive interaction for females (step count) (F(1,92)=4.92, p=.009). Hyperactivity in females with DCD-ADHD appears to contribute to more physical activity, whereas DCD may contribute to decreased activity in males with DCD and DCDADHD. Further research is needed to examine gender differences in physical activity within the context of DCD and ADHD.

Transmission of West Nile virus in the Niagara Region among a population at risk for exposure

Background. West Nile Virus (WNV), a mosquito-borne flavivirus, is one of an increasing number of infectious diseases that have been emerging or re-emerging in the last two decades. Since the arrival ofWNV to Canada to present date, the Niagara Region has only reported 30 clinical cases, a small number compared to the hundreds reported in other regions of similar conditions. Moreover, the last reported human case in Niagara was in 2006. As it has been demonstrated that the majority of WNV infections are asymptomatic, the question remains whether the lack of clinical cases in Niagara truly reflects the lack of transmission to humans or if infections are still occurring but are mostly asymptomatic. Objectives. The general objective of this study was to establish whether or not active WNV transmission could be detected in a human population residing in Niagara for the 2007 transmission season. To fullfil this objective, a cross-sectional seroprevalence study was designed to investigate for the presence of anti-WNV antibodies in a sample of Mexican migrant agricultural workers employed in farms registered with the Seasonal Agricultural Workers Program (SAWP). Due to the Mexican origin of the study participants, three specific research objectives were proposed: a) determine the seroprevalence ofanti-WNV antibodies as well as anti-Dengue virus antibodies (a closely related virus prevalent in Mexico and likely to confound WNV serology); b) analyze risk factors associated with WNV and Dengue virus seropositivity; and c) assess the awareness of study participants about WNV infection as well as their understanding of the mode of transmission and clinical importance of the infection. Methodology: After obtaining ethics clearance from Brock University, farms were visited and workers invited to participate. Due to time constraints, only a small number of farms were enrolled with a resulting convenience and non-randomized study sample. Workers' demographic and epidemiological data were collected using a standardized questionnaire and blood samples were drawn to determine serum anti-WNV and anti- Dengue antibodies with a commercial ELISA. All positive samples were sent to the National Microbiology Laboratory in Winnipeg, Manitoba for confirmation with the Plaque Reduction Neutralization Test (PRNT). Data was analyzed with Stata 10.0. Antibody determinations were reported as seroprevalence proportions for both WNV and Dengue. Logistic regression was used to analyze risk factors that may be associated with seropositivity and awareness was reported as a proportion of the number of individuals possessing awareness over the total number of participants. Results and Discussion. In total 92 participants working in 5 farms completed the study. Using the commercial ELISA, seropositivity was as follows: 2.2% for WNV IgM, 20.7% for WNV IgG, and 17.1 % for Dengue IgG. Possible cross-reactivity was demonstrated in 15/20 (75.0%) samples that were positive for both WNV IgG and Dengue IgG. Confirmatory testing with the PRNT demonstrated that none of the WNV ELISA positive samples had antibodies to WNV but 13 samples tested positive for anti-Dengue antibodies (14.1 % Dengue sereoprevalence). The findings showed that the ELISA performance was very poor for assessing anti-WNV antibodies in individuals previously exposed to Dengue virus. However, the ELISA had better sensitivity and specificity for assessing anti-Dengue antibodies. Whereas statistical analysis could not be done for WNV seropositivity, as all samples were PRNT negative, logistic regression demonstrated several risk factors for Dengue exposure_ The first year coming to Canada appeared to be significantly associated with increased exposure to Dengue while lower socio-economic housing and the presence of a water basin in the yard in Mexico appeared to be significantly associated with a decreased exposure to Dengue_ These seemingly contradictory results illustrate that in mobile populations such as migrant workers, risk factors for exposure to Dengue are not easily identified and more research is needed. Assessing the awareness of WNV and its clinical importance showed that only 23% of participants had some knowledge of WNV, of which 76% knew that the infection was mosquito-borne and 47% recognized fever as a symptom. The identified lack of understanding and awareness was not surprising since WNV is not a visible disease in Mexico. Since WNV persists in an enzootic cycle in Niagara and the occurrence of future outbreaks is unpredictable, the agricultural workers remain at risk for transmission. Therefore it important they receive sufficient health education regarding WNV before leaving Mexico and during their stay in Canada. Conclusions. Human transmission of WNV could not be proven among the study participants even when due to their occupation they are at high risk for mosquito bites. The limitations of the study sample do not permit generalizable conclusions, however, the study findings are consistent with the absence of clinical cases in the Niagara Region, so it is likely that human transmission is indeed neglible or absent. As evidenced by our WNV serology results, PRNT must be utilized as a confirmatory test since false positivity occurs frequently. This is especially true when previous exposure to Dengue virus is likely.

Identification of novel retinoid receptors and their roles in vertebrate and invertebrate nervous systems

In vertebrates, signaling by retinoic acid (RA) is known to play an important role in embryonic development, as well as organ homeostasis in the adult. In organisms such as adult axolotls and newts, RA is also important for regeneration of the CNS, limb, tail, and many other organ systems. RA mediates many of its effects in development and regeneration through nuclear receptors, known as retinoic acid receptors (RARs) and retinoid X receptors (RXRs). This study provides evidence for an important role of the RA receptor, RAR~2, in ,( '. regeneration ofthe spinal cord and tail of the adult newt. It has previously been proposed that the ability of the nervous system to regenerate might depend on the presence or absence of this RAR~2 isoform. Here, I show for the very first time, that the regenerating spinal cord of the adult newt expresses this ~2 receptor isoform, and inhibition of retinoid signaling through this specific receptor with a selective antagonist inhibits tail and spinal cord regeneration. This provides the first evidence for a role of this receptor in this process. Another species capable of CNS ~~generation in the adult is the invertebrate, " Lymnaea stagnalis. Although RA has been detected in a small number of invertebrates (including Lymnaea), the existence and functional roles of the retinoid receptors in most invertebrate non-chordates, have not been previously studied. It has been widely believed, however, that invertebrate non-chordates only possess the RXR class of retinoid receptors, but not the RARs. In this study, a full-length RXR cDNA has been cloned, which was the first retinoid receptor to be discovered in Lymnaea. I then went on to clone the very first full-length RAR eDNA from any non-chordate, invertebrate species. The functional role of these receptors was examined, and it was shown that normal molluscan development was altered, to varying degrees, by the presence of various RXR and RAR agonists or antagonists. The resulting disruptions in embryogenesis ranged from eye and shell defects, to complete lysis of the early embryo. These studies strongly suggest an important role for both the RXR and RAR in non-chordate development. The molluscan RXR and RAR were also shown to be expressed in the adult, nonregenerating eNS, as well as in individual motor neurons regenerating in culture. More specifically, their expression displayed a non-nuclear distfibution, suggesting a possible non-genomic role for these 'nuclear' receptors. It was shown that immunoreactivity for the RXR was present in almost all regenerating growth cones, and (together with N. Farrar) it was shown that this RXR played a novel, non-genomic role in mediating growth cone turning toward retinoic acid. Immunoreactivity for the novel invertebrate RAR was also found in the regenerating growth cones, but future work will be required to determine its functional role in nerve cell regeneration. Taken together, these data provide evidence for the importance of these novel '. retinoid receptors in development and regeneration, particularly in the adult nervous system, and the conservation of their effects in mediating RA signaling from invertebrates to vertebrates.

Caractérisation moléculaire et fonctionnelle de Cif1p, une protéine orpheline impliquée dans le phénomène épigénétique de viabilité de la levure S. pombe en absence de la chaperone calnexine.

Le repliement des protéines est un processus cellulaire crucial impliquant plusieurs protéines dont la calnexine, une chaperone du réticulum endoplasmique. Notre laboratoire et un autre groupe avons démontré que la calnexine est essentielle à la viabilité de la levure Schizosaccharomyces pombe. Dans le cadre d’études structure-fonction portant sur cette protéine, nous avons découvert un phénomène permettant la viabilité des cellules en absence de la calnexine. Cet état, nommé Cin pour calnexine independence, est induit par un mutant de la calnexine dépourvu du domaine central hautement conservé (Δhcd_Cnx1p). La caractérisation de l’état Cin a révélé plusieurs caractéristiques particulières telle la dominance, sa transmission de façon non-Mendélienne à la progéniture méïotique et sa transmission par des extraits protéiques dépourvus d’acides nucléiques. Toutes ces propriétés suggèrent donc que l’état Cin est médié via un élément de type prion. Le gène cif1+, pour calnexin independence factor, a été isolé lors de criblages visant à identifier des gènes impliqués dans l’état Cin. Il encode pour une protéine orpheline dont la surexpression induit de façon stable un état de viabilité en l’absence de la calnexine. Cet état diffère génétiquement et phénotypiquement de l’état Cin induit par le mutant Δhcd_Cnx1p préalablement caractérisé, ce qui suggère deux voies parallèles de signalisation du phénomène Cin. Une caractérisation exhaustive de Cif1p a permis de démontrer qu’il ne s’agissait pas du prion responsable de l’état Cin, malgré que cette protéine possède certaines propriétés typiques des prions in vitro. Finalement, Cif1p est une protéine nucléolaire dont la bonne localisation est essentielle à sa capacité à induire l’état Cin. Ceci suggère une interaction entre la fonction essentielle de la calnexine et une fonction exécutée dans le nucléole. Lors d’études visant à élucider la fonction cellulaire de Cif1p, il a été établi qu’elle interagissait avec certaines protéines de la grosse sous-unité du ribosome telle la protéine L3. Cependant, Cif1p ne co-sédimente pas avec des sous-unités ribosomales assemblées, des ribosomes ou des polysomes. De plus, des cellules contenant une délétion génomique de cif1 voient leur contenu en ribosomes perturbé lors de la phase stationnaire. Il semble donc que Cif1p joue un rôle dans la biosynthèse des ribosomes lors de la phase stationnaire. Ce rôle spécifique à cette phase de croissance coincide avec un clivage de la portion N-terminale de Cif1p, clivage qui a lieu lors de l’entrée des cellules en phase stationnaire. De plus, des études effectuées récemment dans notre laboratoire proposent que la calnexine joue un rôle important dans la signalisation de l’apoptose, et ce particulièrement en phase stationnaire. Ainsi, une voie impliquant Cif1p, sa fonction nucléolaire dans la biosynthèse des ribosomes en phase stationnaire, la calnexine et la médiation de l’apoptose semble se dessiner. D’autres travaux, notamment sur la fonction exacte de Cif1p, le rôle de son clivage et les autres composantes impliquées dans le phénomène Cin nous permettront de dessiner un portrait plus complet de cette voie cellulaire inédite.

Le rôle de la leptine dans le métabolisme anormal des ostéoblastes de patients atteints d’ostéoarthrose

L’ostéoarthrose (OA) est une pathologie qui touche les articulations principalement chez les personnes âgées. Il devient capital de mieux cerner cette pathologie à cause des coûts économiques qu’elle engendre mais surtout à cause du vieillissement de la population. Cette maladie se caractérise par une dégradation du cartilage articulaire, une sclérose osseuse, une inflammation de la membrane synoviale ainsi que la présence d’ostéophytes. L’étiologie de cette pathologie est restée nébuleuse car la recherche sur la maladie touchait principalement le cartilage articulaire. Toutefois, le rôle clé de l’os sous-chondral dans l’OA est maintenant reconnu. L’obésité étant un facteur de risque de l’OA, nous avons émis l’hypothèse que la leptine, une adipocytokine clé dans l’obésité, joue un rôle important dans l’OA. En effet, la leptine modifie le phénotype des ostéoblastes (Ob) normaux humain et puisque les Ob OA humains ont un phénotype altéré, notre objectif était de déterminer le rôle potentiel de la leptine dans ces cellules. Pour ce faire, nous avons préparé des cultures primaires d’Ob issus de la plaque sous-chondral du plateau tibial de patients OA et d’individus normaux (N). L’expression de la leptine et de son récepteur actif (OB-Rb) ont été mesurées par RT-PCR en temps réel, et leur production a été mesurée par ELISA et immunobuvardage (IB). La prolifération des Ob OA a été déterminée par incorporation de BrdU. La phosphorylation de p42/44 MAPK dans les Ob OA a été déterminée par IB. Le phénotype des Ob fut déterminé par la mesure de l’activité de la phosphatase alcaline (ALP) et la sécrétion d’ostéocalcine (OC), en présence ou non de leptine. De plus, les effets des ARNs d’interférences (SiRNA) anti-leptine et anti OB-Rb sur le phénotype des Ob OA furent déterminés via leur impact sur l’activité de l’ALP et sur la sécrétion d’OC. L’effet dose-réponse de la leptine sur les expressions d’OB-Rb, du facteur de croissance TGF-1 ou encore sur sa propre expression furent déterminées par RT-PCR en temps réel. Pour terminer, la signalisation de la leptine a été étudiée en évaluant l’effet dose réponse de celle-ci sur la production des protéines JAK2 et STAT3 phosphorylées par IB. Les résultats obtenus ont montrés que les Ob OA expriment et produisent plus de leptine que les Ob N. Au niveau phénotypique, ces Ob OA possèdent une activité de l’ALP ainsi qu’une sécrétion d’OC plus importante que celles observées chez les Ob N. L’ajout d’anticorps inactivant l’interaction leptine et OB-Rb ou d’inhibiteurs chimiques comme tyrphostin ou piceatannol diminuèrent l’activité de l’ALP ainsi que la sécrétion d’OC dans les Ob OA. Par contre, l’ajout de leptine exogène aux Ob OA augmenta l’activité de l’ALP sans pour autant faire varier la sécrétion d’OC. La leptine à des doses de 1ng/ml à 10mg/ml stimula la prolifération des Ob OA ainsi que la phosphorylation de p42/44 MAPK. La leptine exogène diminua l’expression de TFG-1 tandis qu’elle stimula la phosphorylation de JAK2 et STAT3 ou encore sa propre expression de manière dose-dépendante. Cependant, l’expression d’OB-Rb diminua de manière dose-dépendante. Enfin, le traitement des Ob OA avec des Si leptine ou Si OB-Rb diminua l’activité d’ALP, la sécrétion d’OC, l’expression de la leptine, l’expression d’OB-RB ainsi que l’expression du facteur TGF-1. L’ensemble de ces données démontre que la leptine endogène des Ob OA est sous contrôle des facteurs de croissance et qu’elle contribue à maintenir le phénotype anormal de l’os sous-chondral OA. De plus, ceci suggère que la leptine serait un acteur important dans la régulation du remodelage osseux.

The proprotein convertase PC5/6 is protective against intestinal tumorigenesis: in vivo mouse model

BACKGROUND: The secretory basic amino acid-specific proprotein convertases (PCs) have often been associated with cancer/metastasis. By controlling the cleavage of cancer-associated proteins, PCs play key roles in multiple steps of cancer development. Most analyses of the implication of PCs in cancer/metastasis relied on the use of in vitro overexpression systems or inhibitors that can affect more than one PC. Aside from the role of furin in salivary gland tumorigenesis, no other in vivo genetic model of PC-knockout was reported in relation to cancer development. RESULTS: Since PC5/6 is highly expressed in the small intestine, the present study examined its in vivo role in intestinal tumorigenesis. Analysis of human intestinal tumors at various stages showed a systematic down-regulation of PC5/6 expression. Since gene inactivation of PC5/6 leads to lethality at birth, we generated mice lacking PC5/6 in enterocytes and analyzed the impact of the presence or absence of this PC in the mouse ApcMin/+ model that develops numerous adenocarcinomas along the intestinal tract. This resulted in viable mice with almost no expression of PC5/6 in small intestine, but with no overt phenotype. The data showed that by themselves ApcMin/+ tumors express lower levels of PC5/6 mRNA, and that the lack of PC5/6 in enterocytes results in a significantly higher tumor number in the duodenum, with a similar trend in other intestinal segments. Finally, the absence of PC5/6 is also associated with a premature mortality of ApcMin/+ mice. CONCLUSION: Overall, these data suggest that intestinal PC5/6 is protective towards tumorigenesis, especially in mouse duodenum, and possibly in human colon.

Étude de la diversité génétique d’isolats québécois de Mycoplasma hyopneumoniae provenant d’infections simples ou mixtes et caractérisation de leur sensibilité aux antimicrobiens

Mycoplasma hyopneumoniae est l’agent causal de la pneumonie enzootique. On le retrouve dans plusieurs élevages de porcs à travers le monde. Même si ce micro-organisme est présent dans plusieurs troupeaux canadiens, peu d’informations sont présentement disponibles sur les isolats québécois. Un total de 160 poumons de porcs possédant des lésions de pneumonie ont été récupérés à l’abattoir, mis en culture et testés par PCR pour M. hyopneumoniae et Mycoplasma hyorhinis. D’autres pathogènes bactériens communs du porc et les virus du syndrome reproducteur et respiratoire porcin (VSRRP), de l’influenza et le circovirus porcin de type 2 (CVP2) ont été également testés. Quatre-vingt-dix pourcent des échantillons étaient positifs pour M. hyopneumoniae et 5.6% l’étaient seulement pour M. hyorhinis. Dans ces échantillons positifs pour M. hyopneumoniae, la concentration de ce mycoplasme variait de 1.17 x 105 à 3.37 x 109 génomes/mL. Vingt-cinq poumons positifs en culture ou par PCR en temps réel pour M. hyopneumoniae ont été sélectionnés, parmi ceux-ci 10 étaient en coinfection avec Pasteurella multocida, 12 avec Streptococcus suis, 9 avec CVP2 et 2 avec le VSRRP. Les analyses des nombres variables de répétitions en tandem à de multiples loci (MLVA) et PCR-polymorphisme de longueur de fragments de restriction (PCR-RFLP) de M. hyopneumoniae ont démontré une forte diversité des isolats de terrain. Par contre, il semble y avoir plus d’homogénéité à l’intérieur d’un même élevage. L’analyse MLVA a également démontré que près de la moitié des isolats possédaient moins de 55% d’homologie avec les souches vaccinales et de référence utilisées dans la présente étude. L’absence d’amplification du locus 1 de M. hyopneumoniae en MLVA a été significativement associée à une baisse de la concentration de bactérie et de la sévérité des lésions. Pour tous les isolats de M. hyopneumoniae, des concentrations minimales inhibitrices (CMI) de faibles à intermédiaires ont été obtenues envers tous les antimicrobiens testés. Les isolats possédant des CMI intermédiaires envers les tétracyclines, les macrolides et les lincosamides ont été testés pour la présence des gènes de résistance tetM, ermB et pour des mutations ponctuelles dans les gènes des protéines L4, L22 et de l’ARNr 23S. Aucun de ces gènes n’a été détecté mais la mutation ponctuelle G2057A a été identifiée. Cette mutation est responsable de la résistance intrinsèque de M. hyopneumoniae face aux macrolides à 14 carbones. Ces résultats indiquent qu’il ne semble pas y avoir de résistance acquise aux antimicrobiens parmi ces isolats. En conclusion, cette recherche a permis d’obtenir de nouvelles données scientifiques sur les isolats québécois de M. hyopneumoniae.

Couplage du récepteur à sept domaines transmembranaires GABA-B1 aux voies intracellulaires de signalisation en absence de GABA-B2

Le GABA est le principal neurotransmetteur inhibiteur du SNC et est impliqué dans le développement du cerveau, la plasticité synaptique et la pathogénèse de maladies telles que l’épilepsie, les troubles de l’anxiété et la douleur chronique. Le modèle actuel de fonctionnement du récepteur GABA-B implique l’hétérodimérisation GABA-B1/B2, laquelle est requise au ciblage à la surface membranaire et au couplage des effecteurs. Il y est cependant des régions du cerveau, des types cellulaires et des périodes du développement cérébral où la sous-unité GABA-B1 est exprimée en plus grande quantité que GABA-B2, ce qui suggère qu’elle puisse être fonctionnelle seule ou en association avec des partenaires inconnus, à la surface cellulaire ou sur la membrane réticulaire. Dans le cadre de cette thèse, nous montrons la capacité des récepteurs GABA-B1 endogènes à activer la voie MAPK-ERK1/2 dans la lignée dérivée de la glie DI-TNC1, qui n’exprime pas GABA-B2. Les mécanismes qui sous-tendent ce couplage demeurent mal définis mais dépendent de Gi/o et PKC. L’immunohistochimie de récepteurs endogènes montre par ailleurs que des anticorps GABA-B1 dirigés contre la partie N-terminale reconnaissent des protéines localisées au RE tandis des anticorps C-terminaux (CT) marquent une protéine intranucléaire. Ces données suggèrent que le domaine CT de GABA-B1 pourrait être relâché par protéolyse. L’intensité des fragments potentiels est affectée par le traitement agoniste tant en immunohistochimie qu’en immunobuvardage de type western. Nous avons ensuite examiné la régulation du clivage par le protéasome en traitant les cellules avec l’inhibiteur epoxomicine pendant 12 h. Cela a résulté en l’augmentation du marquage intranucléaire de GABA-B1-CT et d’un interacteur connu, le facteur de transcription pro-survie ATF-4. Dans des cellules surexprimant GABA-B1-CT, l’induction et la translocation nucléaire d’ATF-4, qui suit le traitement epoxomicine, a complètement été abolie. Cette observation est associée à une forte diminution du décompte cellulaire. Étant donné que les trois derniers résidus de GABA-B1-CT (LYK) codent un ligand pseudo-PDZ et que les protéines à domaines PDZ sont impliquées dans la régulation du ciblage nucléaire et de la stabilité de protéines, en complément de leur rôle d’échaffaud à la surface cellulaire, nous avons muté les trois derniers résidus de GABA-B1-CT en alanines. Cette mutation a complètement annulé les effets de GABA-B1-CT sur l’induction d’ATF-4 et le décompte cellulaire. Cette deuxième série d’expériences suggère l’existence possible de fragments GABA-B1 intranucléaires régulés par le traitement agoniste et le protéasome dans les cellules DI-TNC1. Cette régulation d’ATF-4 dépend des résidus LYK de GABA-B1-CT, qui modulent la stabilité de GABA-B1-CT et favorisent peut-être la formation d’un complexe multiprotéique incluant GABA-B1-CT, ATF-4, de même qu’une protéine d’échaffaudage inconnue. En somme, nous démontrons que les sous-unités GABA-B1 localisées au RE, lorsque non-hétérodimérisées avec GABA-B2, demeurent capables de moduler les voies de signalisation de la prolifération, la différentiation et de la survie cellulaire, via le couplage de protéines G et possiblement la protéolyse régulée. Les mécanismes de signalisation proposés pourraient servir de nouvelle plate-forme dans la compréhension des actions retardées résultant de l’activation des récepteurs 7-TMs.

Effet de la symétrie sur la supraconductivité de LaRhSi3 et la frustration magnétique du SrRE2O4 (RE = Dy ou Ho)

Dans la première partie, nous présentons les résultats de l'étude du supraconducteur sans inversion de symétrie LaRhSi3 par spectroscopie muonique. En champ nul, nous n'avons pas détecté de champ interne. Ceci indique que la fonction d'onde de l'état supraconducteur n'est pas dominée par l'état triplet. Les mesures en champ transverse de 35G présentent une transition en accord avec la transition de phase attendue sous le champ critique Hc1. Nous avons répété ces mesures pour un champ entre Hc1 et Hc2, 150G. Le spectre obtenu pour ces mesures conserve l'asymétrie et relaxe rapidement à basse température tel que prédit pour un supraconducteur dans la phase d'Abrikosov. Néanmoins, les relaxations produites par ce balayage en température présentent une transition à près de 2 fois la température critique attendue. Dans la deuxième partie de ce mémoire, nous donnons l'interprétation des résultats de la diffraction neutronique inélastique par l'étude des champs électriques cristallins. Ces mesures ont été effectuées sur des aimants frustrés SrHo2O4 et SrDy2O4 sous la forme de poudre. L'étude des niveaux produits par les champs cristallins par la méthode des opérateurs de Stevens indique une perte du moment cinétique dans les deux matériaux. Pour le SrDy2O4, l'état fondamental serait constitué de quatre états dégénérés quasi accidentellement qui portent un moment magnétique total non-nul. Toute fois, nos mesures de susceptibilité magnétique ne montrent aucun ordre au-dessus de 50mK. Pour le SrHo2O4, le fondamental est formé d'une paire accidentelle. Nous obtenons un moment magnétique de 6.94(8)$\mu_B$ ce qui s'accorde avec les données expérimentales.

Approches transcriptomiques dans l’étude de la fibrose kystique

Les avancées en biotechnologie ont permis l’identification d’un grand nombre de mécanismes moléculaires, soulignant également la complexité de la régulation génique. Néanmoins, avoir une vision globale de l’homéostasie cellulaire, nous est pour l’instant inaccessible et nous ne sommes en mesure que d’en avoir qu’une vue fractionnée. Étant donné l’avancement des connaissances des dysfonctionnements moléculaires observés dans les maladies génétiques telles que la fibrose kystique, il est encore difficile de produire des thérapies efficaces. La fibrose kystique est causée par la mutation de gène CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator), qui code pour un canal chlorique transmembranaire. La mutation la plus fréquente (ΔF508) induit un repliement incorrect de la protéine et sa rétention dans le réticulum endoplasmique. L’absence de CFTR fonctionnel à la membrane a un impact sur l’homéostasie ionique et sur l’hydratation de la muqueuse respiratoire. Ceci a pour conséquence un défaut dans la clairance mucocilliaire, induisant infection chronique et inflammation excessive, deux facteurs fondamentaux de la physiopathologie. L’inflammation joue un rôle très important dans l’évolution de la maladie et malgré le nombre important d’études sur le sujet, la régulation du processus inflammatoire est encore très mal comprise et la place qu’y occupe le CFTR n’est pas établie. Toutefois, plusieurs autres facteurs, tels que le stress oxydatif participent à la physiopathologie de la maladie, et considérer leurs impacts est important pour permettre une vision globale des acteurs impliqués. Dans notre étude, nous exploitons la technologie des puces à ADN, pour évaluer l’état transcriptionnel d’une cellule épithéliale pulmonaire humaine fibro-kystique. Dans un premier temps, l’analyse de notre expérience identifie 128 gènes inflammatoires sur-exprimés dans les cellules FK par rapport aux cellules non FK où apparaissent plusieurs familles de gènes inflammatoires comme les cytokines ou les calgranulines. L’analyse de la littérature et des annotations suggèrent que la modulation de ces transcripts dépend de la cascade de NF-κB et/ou des voies de signalisation associées aux interférons (IFN). En outre, leurs modulations pourraient être associées à des modifications épigénétiques de leurs loci chromosomiques. Dans un second temps, nous étudions l’activité transcriptionnelle d’une cellule épithéliale pulmonaire humaine FK en présence de DMNQ, une molécule cytotoxique. Notre but est d’identifier les processus biologiques perturbés par la mutation du gène CFTR en présence du stress oxydatif. Fondé sur une analyse canonique de redondance, nous identifions 60 gènes associés à la mort cellulaire et leur variance, observée dans notre expérience, s’explique par un effet conjoint de la mutation et du stress oxydatif. La mesure de l’activité des caspases 3/7, des effecteurs de l’apoptose (la mort cellulaire programmée), montre que les cellules porteuses de la mutation ΔF508, dans des conditions de stress oxydatif, seraient moins apoptotiques que les cellules saines. Nos données transcriptomiques suggèrent que la sous-activité de la cascade des MAPK et la sur-expression des gènes anti-apoptotiques pourraient être impliquées dans le déséquilibre de la balance apoptotique.