Social meets molecular: Combining phylogenetic and latent class analyses to understand HIV-1 transmission in Switzerland.

Switzerland has a complex human immunodeficiency virus (HIV) epidemic involving several populations. We examined transmission of HIV type 1 (HIV-1) in a national cohort study. Latent class analysis was used to identify socioeconomic and behavioral groups among 6,027 patients enrolled in the Swiss HIV Cohort Study between 2000 and 2011. Phylogenetic analysis of sequence data, available for 4,013 patients, was used to identify transmission clusters. Concordance between sociobehavioral groups and transmission clusters was assessed in correlation and multiple correspondence analyses. A total of 2,696 patients were infected with subtype B, 203 with subtype C, 196 with subtype A, and 733 with recombinant subtypes (mainly CRF02_AG and CRF01_AE). Latent class analysis identified 8 patient groups. Most transmission clusters of subtype B were shared between groups of gay men (groups 1-3) or between the heterosexual groups "heterosexual people of lower socioeconomic position" (group 4) and "injection drug users" (group 8). Clusters linking homosexual and heterosexual groups were associated with "older heterosexual and gay people on welfare" (group 5). "Migrant women in heterosexual partnerships" (group 6) and "heterosexual migrants on welfare" (group 7) shared non-B clusters with groups 4 and 5. Combining approaches from social and molecular epidemiology can provide insights into HIV-1 transmission and inform the design of prevention strategies.

Origin of minority drug-resistant HIV-1 variants in primary HIV-1 infection.

BACKGROUND: Drug-resistant human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) minority variants (MVs) are present in some antiretroviral therapy (ART)-naive patients. They may result from de novo mutagenesis or transmission. To date, the latter has not been proven. METHODS: MVs were quantified by allele-specific polymerase chain reaction in 204 acute or recent seroconverters from the Zurich Primary HIV Infection study and 382 ART-naive, chronically infected patients. Phylogenetic analyses identified transmission clusters. RESULTS: Three lines of evidence were observed in support of transmission of MVs. First, potential transmitters were identified for 12 of 16 acute or recent seroconverters harboring M184V MVs. These variants were also detected in plasma and/or peripheral blood mononuclear cells at the estimated time of transmission in 3 of 4 potential transmitters who experienced virological failure accompanied by the selection of the M184V mutation before transmission. Second, prevalence between MVs harboring the frequent mutation M184V and the particularly uncommon integrase mutation N155H differed highly significantly in acute or recent seroconverters (8.2% vs 0.5%; P < .001). Third, the prevalence of less-fit M184V MVs is significantly higher in acutely or recently than in chronically HIV-1-infected patients (8.2% vs 2.5%; P = .004). CONCLUSIONS: Drug-resistant HIV-1 MVs can be transmitted. To what extent the origin-transmission vs sporadic appearance-of these variants determines their impact on ART needs to be further explored.

Genomic approaches to the study of HIV‐1 acquisition.

Host genome studies are increasingly available for the study of infectious disease susceptibility. Current technologies include large-scale genotyping, genome-wide screens such as transcriptome and silencing (silencing RNA) studies, and increasingly, the possibility to sequence complete genomes. These approaches are of interest for the study of individuals who remain uninfected despite documented exposure to human immunodeficiency virus type 1. The main limitation remains the ascertainment of exposure and establishing large cohorts of informative individuals. The pattern of enrichment for CCR5 16;32 homozygosis should serve as the standard for assessing the extent to which a given cohort (of white subjects) includes a large proportion of exposed uninfected individuals.

An Automatic Approach for Learning and Tuning Gaussian Interval Type-2 Fuzzy Membership Functions Applied to Lung CAD Classification System

The potential of type-2 fuzzy sets for managing high levels of uncertainty in the subjective knowledge of experts or of numerical information has focused on control and pattern classification systems in recent years. One of the main challenges in designing a type-2 fuzzy logic system is how to estimate the parameters of type-2 fuzzy membership function (T2MF) and the Footprint of Uncertainty (FOU) from imperfect and noisy datasets. This paper presents an automatic approach for learning and tuning Gaussian interval type-2 membership functions (IT2MFs) with application to multi-dimensional pattern classification problems. T2MFs and their FOUs are tuned according to the uncertainties in the training dataset by a combination of genetic algorithm (GA) and crossvalidation techniques. In our GA-based approach, the structure of the chromosome has fewer genes than other GA methods and chromosome initialization is more precise. The proposed approach addresses the application of the interval type-2 fuzzy logic system (IT2FLS) for the problem of nodule classification in a lung Computer Aided Detection (CAD) system. The designed IT2FLS is compared with its type-1 fuzzy logic system (T1FLS) counterpart. The results demonstrate that the IT2FLS outperforms the T1FLS by more than 30% in terms of classification accuracy.

Glut-1 deficiency syndrome masquerading as idiopathic generalized epilepsy.

To report the case of a child with short absences and occasional myoclonias since infancy who was first diagnosed with an idiopathic generalized epilepsy, but was documented at follow-up to have a mild phenotype of glucose transporter type 1 deficiency syndrome. Unlike other reported cases of Glut-1 DS and epilepsy, this child had a normal development as well as a normal head growth and neurological examination. Early onset of seizures and later recognized episodes of mild confusion before meals together with persistent atypical EEG features and unexpected learning difficulties led to the diagnosis. Seizure control and neuropsychological improvements were obtained with a ketogenic diet.

Loss of the BMP Antagonist, SMOC-1, Causes Ophthalmo-Acromelic (Waardenburg Anophthalmia) Syndrome in Humans and Mice.

Ophthalmo-acromelic syndrome (OAS), also known as Waardenburg Anophthalmia syndrome, is defined by the combination of eye malformations, most commonly bilateral anophthalmia, with post-axial oligosyndactyly. Homozygosity mapping and subsequent targeted mutation analysis of a locus on 14q24.2 identified homozygous mutations in SMOC1 (SPARC-related modular calcium binding 1) in eight unrelated families. Four of these mutations are nonsense, two frame-shift, and two missense. The missense mutations are both in the second Thyroglobulin Type-1 (Tg1) domain of the protein. The orthologous gene in the mouse, Smoc1, shows site- and stage-specific expression during eye, limb, craniofacial, and somite development. We also report a targeted pre-conditional gene-trap mutation of Smoc1 (Smoc1(tm1a)) that reduces mRNA to ∼10% of wild-type levels. This gene-trap results in highly penetrant hindlimb post-axial oligosyndactyly in homozygous mutant animals (Smoc1(tm1a/tm1a)). Eye malformations, most commonly coloboma, and cleft palate occur in a significant proportion of Smoc1(tm1a/tm1a) embryos and pups. Thus partial loss of Smoc-1 results in a convincing phenocopy of the human disease. SMOC-1 is one of the two mammalian paralogs of Drosophila Pentagone, an inhibitor of decapentaplegic. The orthologous gene in Xenopus laevis, Smoc-1, also functions as a Bone Morphogenic Protein (BMP) antagonist in early embryogenesis. Loss of BMP antagonism during mammalian development provides a plausible explanation for both the limb and eye phenotype in humans and mice.

Associations between psychiatric disorders and cardiovascular risk factors

Bien que de nombreuses études suggèrent des liens entre les troubles psychiatriques et les maladies cardiovasculaires (MCV), peu ont utilisé des investigations somatique, biologique et psychiatrique adéquates. Pour déterminer les potentiels mécanismes impliqués dans ces associations, plusieurs études ont investigué le lien entre les troubles psychiatriques et les facteurs de risque des maladies cardiovasculaires (FRCV) (surpoids, diabète, dyslipidémie, hypertension artérielle, inactivité, consommation de cigarettes). De plus, des biomarqueurs (régulateurs du métabolisme, marqueurs hépatiques et inflammatoires) pouvant être associés à la fois aux troubles psychiatriques et aux FRCV ont été étudiés mais avec des résultats contradictoires. Basée sur un large échantillon de la population générale de la Ville de Lausanne et des investigations somatique et psychiatrique adéquates, cette thèse comporte deux articles: le premier étudie l'association entre les troubles psychiatriques majeurs et les FRCV; le second établit les liens entre certains biomarqueurs et le développement du diabète de type 2. Appliquant une méthodologie rigoureuse sur un échantillon de 3716 sujets de la population lausannoise âgés de 35 à 66 ans, les résultats du premier article ont montré que 1) le sous-type atypique de la dépression était associé à une augmentation du risque de souffrir de plusieurs FRCV (surpoids, diabète et syndrome métabolique), contrairement à d'autres sous-types de dépression, 2) les problèmes d'alcool étaient associés à un risque accru de souffrir de diabète et de dyslipidémie, 3) presque tous les troubles psychiatriques étaient associés à une consommation régulière de cigarettes. Quant au deuxième article, parmi les différents biomarqueurs testés, seul un niveau bas d'adiponectine (une hormone produite par le tissu adipeux qui affecte la sensibilité à l'insuline) était associé à un risque accru de souffrir de diabète par la suite. Ces résultats soulignent la nécessité pour les spécialistes de distinguer les sous-types de dépression pour le risque cardiovasculaire et de donner une attention particulière au sous-type atypique. Un problème d'alcool comorbide pourrait accroître le risque cardiovasculaire. De plus, des efforts pour diminuer la cigarette chez les sujets souffrant de troubles psychiatriques seraient une mesure préventive importante contre le développement des MCV. Le rôle de l'adiponectine dans l'association entre les troubles psychiatriques et les FRCV restant incertain, une prochaine analyse devrait déterminer le lien entre ce biomarqueur et la dépression atypique. - Despite the fact that several studies have highlighted associations between psychiatric disorders and cardiovascular diseases (CVD), few have used adequate somatic, biological and psychiatric measures. To determine potential mechanisms implicated in these associations, several studies have assessed the relationship between psychiatric disorders and cardiovascular risk factors (CVRFs), such as overweight, diabetes, dyslipidemia, hypertension, physical inactivity and smoking. Moreover, biomarkers such as metabolic regulators, hepatic and inflammatory markers, which could be associated with both psychiatric disorders and CVRFs, have been studied yielding contradictory results. Based on a population-based sample from the city of Lausanne and using adequate somatic and psychiatric investigations, this dissertation encompasses two articles: the first studies the associations between major psychiatric disorders established for lifetime and CVRFs; the second studies the associations between certain biomarkers and the development of type 2 diabetes. Using standardized contemporary methodology in a sample composed of 3716 individuals aged from 35 to 66 years, the first article revealed associations between 1) the atypical depression subtype and an increased risk of several CVRFs (overweight, diabetes and the metabolic syndrome) in contrast to other depression subtypes; 2) alcohol disorders and an increased risk of diabetes and dyslipidemia; 3) almost all psychiatric disorders and a lifetime history of regular cigarette smoking. The second article showed, among the various biomarkers tested, that only lower levels of adiponectin (a hormone produced by adiposity which affects sensitivity to insulin) were associated with an increased risk of subsequent type 2 diabetes. Our results highlight the need for specialists to subtype depression when studying the cardiovascular risk and to pay particular attention to the atypical subtype. A comorbid alcohol misuse may further increase the cardiovascular risk. Moreover, efforts to diminish smoking in subjects suffering from psychiatric disorders could be an important tool for preventing subsequent CVD. The role of adiponectin in the association between psychiatric disorders and CVRFs should still be elucidated, and future analyses should focus in particular on the relationship between this biomarker and atypical depression.

Counteraction of HLA-C-mediated immune control of HIV-1 by Nef.

A host genetic variant (-35C/T) correlates with increased human leukocyte antigen C (HLA-C) expression and improved control of HIV-1. HLA-C-mediated immunity may be particularly protective because HIV-1 is unable to remove HLA-C from the cell surface, whereas it can avoid HLA-A- and HLA-B-mediated immunity by Nef-mediated down-modulation. However, some individuals with the protective -35CC genotype exhibit high viral loads. Here, we investigated whether the ability of HIV-1 to replicate efficiently in the "protective" high-HLA-C-expression host environment correlates with specific functional properties of Nef. We found that high set point viral loads (sVLs) were not associated with the emergence of Nef variants that had acquired the ability to down-modulate HLA-C or were more effective in removing HLA-A and HLA-B from the cell surface. However, in individuals with the protective -35CC genotype we found a significant association between sVLs and the efficiency of Nef-mediated enhancement of virion infectivity and modulation of CD4, CD28, and the major histocompatibility complex class II (MHC-II)-associated invariant chain (Ii), while this was not observed in subjects with the -35TT genotype. Since the latter Nef functions all influence the stimulation of CD4(+) T helper cells by antigen-presenting cells, they may cooperate to affect both the activation status of infected T cells and the generation of an antiviral cytotoxic T-lymphocyte (CTL) response. In comparison, different levels of viremia in individuals with the common -35TT genotype were not associated with differences in Nef function but with differences in HLA-C mRNA expression levels. Thus, while high HLA-C expression may generally facilitate control of HIV-1, Nef may counteract HLA-C-mediated immune control in some individuals indirectly, by manipulating T-cell function and MHC-II antigen presentation.

The role of migration and domestic transmission in the spread of HIV-1 non-B subtypes in Switzerland.

BACKGROUND: By analyzing human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) pol sequences from the Swiss HIV Cohort Study (SHCS), we explored whether the prevalence of non-B subtypes reflects domestic transmission or migration patterns. METHODS: Swiss non-B sequences and sequences collected abroad were pooled to construct maximum likelihood trees, which were analyzed for Swiss-specific subepidemics, (subtrees including ≥80% Swiss sequences, bootstrap >70%; macroscale analysis) or evidence for domestic transmission (sequence pairs with genetic distance <1.5%, bootstrap ≥98%; microscale analysis). RESULTS: Of 8287 SHCS participants, 1732 (21%) were infected with non-B subtypes, of which A (n = 328), C (n = 272), CRF01_AE (n = 258), and CRF02_AG (n = 285) were studied further. The macroscale analysis revealed that 21% (A), 16% (C), 24% (CRF01_AE), and 28% (CRF02_AG) belonged to Swiss-specific subepidemics. The microscale analysis identified 26 possible transmission pairs: 3 (12%) including only homosexual Swiss men of white ethnicity; 3 (12%) including homosexual white men from Switzerland and partners from foreign countries; and 10 (38%) involving heterosexual white Swiss men and females of different nationality and predominantly nonwhite ethnicity. CONCLUSIONS: Of all non-B infections diagnosed in Switzerland, <25% could be prevented by domestic interventions. Awareness should be raised among immigrants and Swiss individuals with partners from high prevalence countries to contain the spread of non-B subtypes.

Treatment-Naive Individuals Are the Major Source of Transmitted HIV-1 Drug Resistance in Men Who Have Sex With Men in the Swiss HIV Cohort Study.

Background.195;Human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) transmitted drug resistance (TDR) can compromise antiretroviral therapy (ART) and thus represents an important public health concern. Typically, sources of TDR remain unknown, but they can be characterized with molecular epidemiologic approaches. We used the highly representative Swiss HIV Cohort Study (SHCS) and linked drug resistance database (SHCS-DRDB) to analyze sources of TDR. Methods.195;ART-naive men who have sex with men with infection date estimates between 1996 and 2009 were chosen for surveillance of TDR in HIV-1 subtype B (N = 1674), as the SHCS-DRDB contains pre-ART genotypic resistance tests for >69% of this surveillance population. A phylogeny was inferred using pol sequences from surveillance patients and all subtype B sequences from the SHCS-DRDB (6934 additional patients). Potential sources of TDR were identified based on phylogenetic clustering, shared resistance mutations, genetic distance, and estimated infection dates. Results.195;One hundred forty of 1674 (8.4%) surveillance patients carried virus with TDR; 86 of 140 (61.4%) were assigned to clusters. Potential sources of TDR were found for 50 of 86 (58.1%) of these patients. ART-naive patients constitute 56 of 66 (84.8%) potential sources and were significantly overrepresented among sources (odds ratio, 6.43 [95% confidence interval, 3.22-12.82]; P < .001). Particularly large transmission clusters were observed for the L90M mutation, and the spread of L90M continued even after the near cessation of antiretroviral use selecting for that mutation. Three clusters showed evidence of reversion of K103N or T215Y/F. Conclusions.195;Many individuals harboring viral TDR belonged to transmission clusters with other Swiss patients, indicating substantial domestic transmission of TDR in Switzerland. Most TDR in clusters could be linked to sources, indicating good surveillance of TDR in the SHCS-DRDB. Most TDR sources were ART naive. This, and the presence of long TDR transmission chains, suggests that resistance mutations are frequently transmitted among untreated individuals, highlighting the importance of early diagnosis and treatment.

Consequences of modified lipid and glucose metabolism on peripheral nervous system structure and function

284 million people worldwide suffered from type 2 diabetes mellitus (T2DM) in 2010, which will, in approximately half of them, lead to the development of diabetic peripheral neuropathy (DPN). Although DPN is the most common complication of diabetes mellitus and the leading cause of non-traumatic amputations its pathophysiology is still poorly understood. To get more insight into the molecular mechanism underlying DPN in T2DM, I used a rodent model of T2DM, the db/db mice.¦ln vivo electrophysiological recordings of diabetic animals indicated that in addition to reduced nerve conduction velocity db/db mice also present increased nerve excitability. Further ex vivo evaluation of the electrophysiological properties of db/db nerves clearly established a presence of the peripheral nerve hyperexcitability (PNH) phenotype in diabetic animals. Using pharmacological inhibitors we demonstrated that PNH is mostly mediated by the decreased activity of Kv1 channels. ln agreement with these data 1 observed that the diabetic condition led to a reduced presence of the Kv1.2 subunits in juxtaparanodal regions of db/db peripheral nerves whereas its mANA and protein expression levels were not affected. Lmportantly, I confirmed a loss of juxtaparanodal Kv1.2 subunits in nerve biopsies from type 2 diabetic patients. Together these observations indicate that the type 2 diabetic condition leads to potassium-channel mediated changes of nerve excitability thus identifying them as potential drug targets to treat sorne of the DPN related symptoms.¦Schwann cells ensheath and isolate peripheral axons by the production of myelin, which consists of lipids and proteins in a ratio of 2:1. Peripheral myelin protein 2 (= P2, Pmp2 or FABP8) was originally described as one of the most abundant myelin proteins in the peripheral nervous system. P2, which is a member of the fatty acid binding protein (FABP) family, is a 14.8 kDa cytosolic protein expressed on the cytoplasmic side of compact myelin membranes. As indicated by their name, the principal role of FABPs is thought to be the binding and transport of fatty acids.¦To study its role in myelinating glial cells I have recently generated a complete P2 knockout mouse model (P2-/-). I confirmed the loss of P2 in the sciatic nerve of P2-/- mice at the mRNA and protein level. Electrophysiological analysis of the adult (P56) mutant mice revealed a mild but significant reduction in the motor nerve conduction velocity. lnterestingly, this functional change was not accompanied by any detectable alterations in general myelin structure. However, I have observed significant alterations in the mRNA expression level of other FABPs, predominantly FABP9, in the PNS of P2-/- mice as compared to age-matched P2+/+ mice indicating a role of P2 in the glial myelin lipid metabolism.¦Le diabète de type 2 touche 284 million de personnes dans le monde en 2010 et son évolution conduit dans la moitié des cas à une neuropathie périphérique diabétique. Bien que la neuropathie périphérique soit la complication la plus courante du diabète pouvant conduire jusqu'à l'amputation, sa physiopathologie est aujourd'hui encore mal comprise. Dans le but d'améliorer les connaissances moléculaires expliquant les mécanismes de la neuropathie liée au diabète de type 2, j'ai utilisé un modèle murin du diabète de type 2, les souris db/db.¦ln vivo, les enregistrements éléctrophysiologiques des animaux diabétiques montrent qu'en plus d'une diminution de la vitesse de conduction nerveuse, les souris db/db présentent également une augmentation de l'excitabilité nerveuse. Des mesures menées Ex­ vivo ont montré l'existence d'un phénotype d'hyperexcitabilité sur les nerfs périphériques isolés d'animaux diabétiques. Grâce à l'utilisation d'inhibiteurs pharmacologiques, nous avons pu démontrer que l'hyperexcitabilité démontrée était due à une réduction d'activité des canaux Kv1. En accord avec ces données, j'ai observé qu'une situation de diabète conduisait à une diminution des canaux Kv1.2 aux régions juxta-paranodales des nerfs périphériques db/db, alors que l'expression du transcrit et de la protéine restait stable. J'ai également confirmé l'absence de canaux Kv1.2 aux juxta-paranoeuds de biopsies de nerfs de patients diabétiques. L'ensemble de ces observations montrent que les nerfs périphériques chez les patients atteints de diabète de type 2 est due à une diminution des canaux potassiques rapides juxtaparanodaux les identifiant ainsi comme des cibles thérapeutiques potentielles.¦Les cellules de Schwann enveloppent et isolent les axones périphériques d'une membrane spécialisée, la myéline, composée de deux fois plus de lipides que de protéines. La protéine P2 (Pmp2 "peripheral myelin protein 2" ou FABP8 "fatty acid binding protein") est l'une des protéines les plus abondantes au système nerveux périphérique. P2 appartient à la famille de protéines FABP liant et transportant les acides gras et est une protéine cytosolique de 14,8 kDa exprimée du côté cytoplasmique de la myéline compacte.¦Afin d'étudier le rôle de P2 dans les cellules de Schwann myélinisantes, j'ai généré une souris knockout (P2-/-). Après avoir validé l'absence de transcrit et de protéine P2 dans les nerfs sciatiques P2-/-, des mesures électrophysiologiques ont montré une réduction modérée mais significative de la vitesse de conduction du nerf moteur périphérique. Il est important de noter que ces changements fonctionnels n'ont pas pu être associés à quelconque changement dans la structure de la myéline. Cependant, j'ai observé dans les nerfs périphériques P2-/-, une altération significative du niveau d'expression d'ARNm d'autres FABPs et en particulier FABP9. Ce dernier résultat démontre l'importance du rôle de la protéine P2 dans le métabolisme lipidique de la myéline.

Rôle endocrine de la neurotensine dans le contrôle de l'homéostasie glucidique. [Role of neurotensin in endocrine control of glucose homeostasis.]

Introduction : La sécrétion d'insuline est régulée par le glucose et également pardes hormones peptidiques libérées par le tractus digestif, comme la neurotensine(NT). La NT est un neuropeptide, sécrété notamment par les cellules N dela paroi de l'estomac, qui exerce des fonctions régulatrices complexes dans lesystème digestif. Notre laboratoire a récemment démontré que les cellulesendocrines du pancréas (les îlots de Langherans) expriment les trois récepteursconnus de la NT. Nous avons montré que la NT module la survie de la cellulebêta pancréatique (Coppola et al. 2008). Cette fonction met en jeu deux desrécepteurs de la NT, le NTSR2 et le NTSR3 qui forment, après stimulation parla NT, un complexe protéique régulateur de la survie des cellules (Béraud-Dufour et al. 2009) et également de la sécrétion d'insuline (Béraud-Dufour et al.2010).Matériels et méthodes : La caractérisation pharmacologique de l'effet NT sur lasécrétion d'insuline a été faite à l'aide de ligands spécifiques (agonistes ou antagonistes),dans des expériences d'imagerie calciques et d'exocytose. Nous avonsmesuré l'acivation des PKC par imagerie en temps réel. Afin de déterminer lerôle de la NT dans la physiologie générale nous avons utilisé des modèles in vitro(lignées de cellules INS-1E) et in vivo (souris invalidées NTSR1 et NTSR2).Résultats : Nous avons montré que les récepteurs NTSR2 et NTSR3 interviennentdans la modulation de la sécrétion d'insuline en fonction des conditionsphysiologiques : 1) la NT stimule la sécrétion dans des conditions basales deglucose. 2) elle inhibe la sécrétion dans des situations d'hyperglycémie. La NTmobilise plusieurs activités protéines kinases C (PKC) nécessaires à son rôlephysiologique (Béraud-Dufour et al. 2010).Par ailleurs, sur les modèles murins l'étude du métabolisme de souris transgéniquesinvalidées pour les gènes des NTSR1 et NTSR2 a permis de mettre en évidencel'implication de la NT dans la régulation de l'homéostasie du glucose. Invivo, nous avons observé que l'injection intra péritonéale de NT diminue la glycémieet que cet effet nécessite la présence du NTSR1. Nous avons observé quel'invalidation du gène du NTSR1 affecte la réponse des souris lors des tests detolérance au glucose et à l'insulineConclusion : Les résultats obtenus dans cette étude prouvent que le bon fonctionnementdu système neurotensinergique est nécessaire au maintien d'uneglycémie stable. La dérégulation de ce système pourrait être l'un des facteursimpliqué dans la survenue et/ou l'aggravation d'un diabète de type 2.

Autocrine secretion of IGF2 regulates adult ß cell functional plasticity

In the pathogenesis of type 2 diabetes, hyperglycemia appears when ß cell mass and insulin secretory capacity are no longer sufficient to compensate for insulin resistance. The reduction in ß cell mass results from increased apoptosis. Therefore, finding strategies to preserve ß cell mass and function may be useful for the treatment or prevention of diabetes. Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) protects ß cells against apoptosis, increases their glucose competence, and induces their proliferation. Previous studies in the lab of Prof. Bernard Thorens showed that the GLP-1 anti- apoptotic effect was mediated by robust up-regulation of IGF-1R expression, and this was paralleled with an increase in Akt phosphorylation. This effect was dependent not only on increased IGF-1R expression but also on the autocrine secretion of insulin-like growth factor 2 (IGF2). They also demonstrated that GLP-1 up-regulated IGF-1R expression by a protein a kinase A-dependent translational control mechanism. The main aim of this PhD work has been to further investigate the role of the IGF2/IGF-1 Receptor autocrine loop in ß cell function and to determine the physiological role of IGF2 in ß cell plasticity and its regulation by nutrients. This PhD thesis is divided in 3 chapters. The first chapter describes the role of IGF2/IGF-1R autocrine loop in ß cell glucose competence and proliferation. Here using MIN6 cells and primary mouse islets as an experimental model we demonstrated that the glucose competence of these cells was dependent on the level of IGF-1R expression and on IGF2 secretion. Furthermore, we showed that GLP-1-induced primary ß cell proliferation was significantly reduced by Igf-lr gene inactivation and by IGF2 immunoneutralization or knockdown. In the second chapter we examined the role of this IGF2/IGF-1R autocrine loop on the ß cell functional plasticity during ageing, pregnancy, and in response to acute induction of insulin resistance using mice with ß cell-specific inactivation of ig/2. Here we showed a gender-dependent role of ß cell IGF2 in ageing and high fat diet-induced metabolic stress; we demonstrated that the autocrine secretion of IGF2 is essential for ß cell mass adaptation during pregnancy. Further we also showed that this autocrine loop plays an important role in ß cell expansion in response to acute induction of insulin resistance. The aim of the third chapter was to investigate whether we can modulate the expression and secretion of IGF2 by nutrients in order to increase the activity of autocrine loop. Here we showed that glutamine induces IGF2 biosynthesis and its fast secretion through the regulated pathway, a mechanism enhanced in the presence of glucose. Furthermore, we demonstrated that glutamine-mediated Akt phosphorylation is dependent on IGF2 secretion, indicating that glutamine controls the activity of the IGF2/IGF1R autocrine loop through IGF2 up-regulation. In summary, this PhD work highlights that autocrine secretion of IGF2 is required for compensatory ß cell adaptation to ageing, pregnancy, and insulin resistance. Moreover IGF2/IGF1R autocrine loop is regulated by two feeding-related cues, GLP-1 to increase IGF-1R expression and glutamine to control IGF2 biosynthesis and secretion. -- Dans le diabète de type 2, lorsque la sécrétion d'insuline des cellules Beta du pancréas n'est plus suffisante pour compenser la résistance à l'insuline, une hyperglycémie est observée. Cette baisse de sécrétion d'insuline est Causée par la diminution de la masse de cellules Beta suite à l'augmentation du phénomène de mort cellulaire ou « apoptose ». En diabétologie, une des stratégies médicales concerne la préservation des cellules Beta du pancréas. Une des protéines intervenant dans cette fonction est GLP-1 (Glucagon-like peptide-1). GLP-1 est capable de protéger les cellules Beta contre la mort cellulaire et d'induire leur prolifération. Des études précédemment menées dans le laboratoire du Professeur Bernard Thorens ont montrées que l'activité « anti-apoptotique » de GLP-1 est le résultat l'une augmentation de l'expression du gène IGF-1R sous la dépendance de la sécrétion autocrine d'IGF2 (Insulin-Like Growth Factor). Le but de mon travail de thèse aura été d'étudier le mécanisme de la régulation de GLP-1 par IGF2 et plus précisément de déterminer le rôle physiologique d'IGF2 dans la plasticité des cellules ß ainsi que sa régulation par les nutriments. Ce manuscrit est ainsi divisé en trois chapitres : Le premier chapitre décrit la fonction d'IGF2/IGF- R1 dans la réponse des cellules Beta au glucose ainsi que dans leur capacité à proliférer. Dans ce chapitre nous avons montré l'importance du niveau d'expression d'IGFR-1 et de la sécrétion d'IGF2 dans la régulation du métabolisme du glucose. Dans un deuxième chapitre, nous étudions la boucle de régulation IGF2/IGF-R1 sur la plasticité des cellules Beta lors du vieillissement, de la grossesse ainsi que dans un modèle de souris résistantes à l'insuline. Cette étude met en évidence un dimorphisme sexuel dans le rôle d'IGF2 lors du vieillissement et lors d'un stress métabolique. Nous montrons également l'importance d'IGF2 pour l'adaptation des cellules Beta tout au long de la grossesse ou lors du phénomène de résistance à l'insuline. Dans un troisième chapitre, nous mettons en évidence la possibilité de moduler l'expression et la sécrétion d'IGF2 par les nutriments. En conclusion, ce travail de thèse aura permis de mettre en évidence l'importance d'IGF2 dans la plasticité des cellules ß, une plasticité indispensable lors du vieillissement, de la grossesse ou encore dans le cas d'une résistance à l'insuline.

Congenital disorder of glycosylation type Id (CDG Id) : phenotypic, biochemical and molecular characterization of a new patient

Rapport de synthèseLes troubles de la glycosylation (Congenital Disorders of Glycosylation, CDG) regroupent une famille de maladies multi-systémiques héréditaires causées par des défauts dans la synthèse de glycoconjugés. La glycosylation est une réaction enzymatique consistant à lier de façon covalente un glucide à une chaîne peptidique ou une protéine. Il existe deux types de glycosylation. La N-gjycosylation est l'addition de glucides aux chaînes peptidiques en croissance dès leur entrée dans la lumière du réticulum endoplasmique. Elle s'effectue sur les futures glycoprotéines membranaires et conduit à des chaînes de sucres courtes et ramifiées. La O-glycosylation est l'addition de glucides au niveau des résidus hydroxylés des acides aminés sérine et thréonine des chaînes peptidiques déjà présentes dans la lumière de l'appareil de Golgi. Elle est, dans la plupart des cas, effectuée sur îes protéoglycanes et conduit à des chaînes de sucres longues et non ramifiées. La classification des CDG repose sur le niveau de l'étape limitante de la glycosylation. Les CDG de type 1, plus fréquents, regroupent les déficits enzymatiques se situant en amont du transfert de Poligosaccharide sur la chaîne peptidique. Les CDG de type 2 regroupent ceux ayant lieu en aval de ce transfert. Parmi les nombreux différents sous-types de CDG, le CDG de type ld est causé par une anomalie de la mannosyltransferase, enzyme codée par le gène ALG3 (chromosome 3q27). Jusqu'à ce jour, six patients atteints de CDG ld ont été reportés dans la littérature. Notre travail a permis de décrire un septième patient et d'affiner les caractéristiques cliniques, biologiques, neuroradiologiques et moléculaires du CDG ld. Notre patient est notamment porteur d'une nouvelle mutation de type missense sur le gène ALG3. Tous les patients atteints de CDG ld présentent une encéphalopathie progressive avec microcéphalie, retard psychomoteur sévère et épilepsie. Une ostéopénie marquée est présente chez certains patients. Elle est parfois sous diagnostiquée et révélée uniquement lors de fracture pathologique. Les patients atteints de CDG ld présentent également des traits dysmorphiques typiques, mais aucune atteinte multi-systémique ou anomalie biologique spécifique n'est retrouvée telle que dans les autres types de CDG. Le dépistage biochimique des troubles de la glycosylation se fait par une analyse simple et peu coûteuse qui est l'analyse de la transferrine sérique par isoelectrofocusing ou par électrophorèse capillaire. Un tel dépistage devrait être effectué chez tout patient présentant une encéphalopathie d'origine indéterminée, et cela même en l'absence d'atteinte multi- systémique. Notre travail a été publié sous forme d'article de type « short report », peer-reviewed, dans le Journal of Inherited Metabolic Diseases. Le Journal est une révue spécialisée du domaine des erreirs innées du métabolisme. S'agissant d'un seul patient rapporté, l'article ne montre que très synthétiquement le travail effectué, Pour cette raison un complément à l'article avec matériel, méthodes et résultats figure ci-après et concerne la partie de recherche moléculaire de notre travail. La doctorante a non seulement encadré personnellement le patient au niveau clinique et biochimique, mais a plus particulièrement mis au point l'analyse moléculaire du gène ALG3 dans le laboratoire de Pédiatrie Moléculaire pour la première fois ; cela a impliqué l'étude du gène, le choix des oligonucleotides et l'optimisation des réactions d'amplification et séquençage.

Artificial zinc finger fusions targeting Sp1-binding sites and the trans-activator-responsive element potently repress transcription and replication of HIV-1.

Tat activates transcription by interacting with Sp1, NF-kappaB, positive transcription elongation factor b, and trans-activator-responsive element (TAR). Tat and Sp1 play major roles in transcription by protein-protein interactions at human immunodeficiency virus, type 1 (HIV-1) long terminal repeat. Sp1 activates transcription by interacting with cyclin T1 in the absence of Tat. To disrupt the transcription activation by Tat and Sp1, we fused Sp1-inhibiting polypeptides, zinc finger polypeptide, and the TAR-binding mutant Tat (TatdMt) together. A designed or natural zinc finger and Tat mutant fusion was used to target the fusion to the key regulatory sites (GC box and TAR) on the long terminal repeat and nascent short transcripts to disrupt the molecular interaction that normally result in robust transcription. The designed zinc finger and TatdMt fusions were targeted to the TAR, and they potently repressed both transcription and replication of HIV-1. The Sp1-inhibiting POZ domain, TatdMt, and zinc fingers are key functional domains important in repression of transcription and replication. The designed artificial zinc fingers were targeted to the high affinity Sp1-binding site, and by being fused with TatdMt and POZ domain, they strongly block both Sp1-cyclin T1-dependent transcription and Tat-dependent transcription, even in the presence of excess expressed Tat.