A discrete forest in a continuous landscape : investigating interactions between natural resource management and sustainable development

Summary Forests are key ecosystems of the earth and associated with a large range of functions. Many of these functions are beneficial to humans and are referred to as ecosystem services. Sustainable development requires that all relevant ecosystem services are quantified, managed and monitored equally. Natural resource management therefore targets the services associated with ecosystems. The main hypothesis of this thesis is that the spatial and temporal domains of relevant services do not correspond to a discrete forest ecosystem. As a consequence, the services are not quantified, managed and monitored in an equal and sustainable manner. The thesis aims were therefore to test this hypothesis, establish an improved conceptual approach and provide spatial applications for the relevant land cover and structure variables. The study was carried out in western Switzerland and based primarily on data from a countrywide landscape inventory. This inventory is part of the third Swiss national forest inventory and assesses continuous landscape variables based on a regular sampling of true colour aerial imagery. In addition, land cover variables were derived from Landsat 5 TM passive sensor data and land structure variables from active sensor data from a small footprint laserscanning system. The results confirmed the main hypothesis, as relevant services did not scale well with the forest ecosystem. Instead, a new conceptual approach for sustainable management of natural resources was described. This concept quantifies the services as a continuous function of the landscape, rather than a discrete function of the forest ecosystem. The explanatory landscape variables are therefore called continuous fields and the forest becomes a dependent and function-driven management unit. Continuous field mapping methods were established for land cover and structure variables. In conclusion, the discrete forest ecosystem is an adequate planning and management unit. However, monitoring the state of and trends in sustainability of services requires them to be quantified as a continuous function of the landscape. Sustainable natural resource management iteratively combines the ecosystem and gradient approaches. Résumé Les forêts sont des écosystèmes-clés de la terre et on leur attribue un grand nombre de fonctions. Beaucoup de ces fonctions sont bénéfiques pour l'homme et sont nommées services écosystémiques. Le développement durable exige que ces services écosystémiques soient tous quantifiés, gérés et surveillés de façon égale. La gestion des ressources naturelles a donc pour cible les services attribués aux écosystèmes. L'hypothèse principale de cette thèse est que les domaines spatiaux et temporels des services attribués à la forêt ne correspondent pas à un écosystème discret. Par conséquent, les services ne sont pas quantifiés, aménagés et surveillés d'une manière équivalente et durable. Les buts de la thèse étaient de tester cette hypothèse, d'établir une nouvelle approche conceptuelle de la gestion des ressources naturelles et de préparer des applications spatiales pour les variables paysagères et structurelles appropriées. L'étude a été menée en Suisse occidentale principalement sur la base d'un inventaire de paysage à l'échelon national. Cet inventaire fait partie du troisième inventaire forestier national suisse et mesure de façon continue des variables paysagères sur la base d'un échantillonnage régulier sur des photos aériennes couleur. En outre, des variables de couverture ? terrestre ont été dérivées des données d'un senseur passif Landsat 5 TM, ainsi que des variables structurelles, dérivées du laserscanning, un senseur actif. Les résultats confirment l'hypothèse principale, car l'échelle des services ne correspond pas à celle de l'écosystème forestier. Au lieu de cela, une nouvelle approche a été élaborée pour la gestion durable des ressources naturelles. Ce concept représente les services comme une fonction continue du paysage, plutôt qu'une fonction discrète de l'écosystème forestier. En conséquence, les variables explicatives de paysage sont dénommées continuous fields et la forêt devient une entité dépendante, définie par la fonction principale du paysage. Des méthodes correspondantes pour la couverture terrestre et la structure ont été élaborées. En conclusion, l'écosystème forestier discret est une unité adéquate pour la planification et la gestion. En revanche, la surveillance de la durabilité de l'état et de son évolution exige que les services soient quantifiés comme fonction continue du paysage. La gestion durable des ressources naturelles joint donc l'approche écosystémique avec celle du gradient de manière itérative.

New records of calyptrate dipterans (Fanniidae, Muscidae and Sarcophagidae) associated with the decomposition of domestic pigs in Brazil

The calyptrate dipterans are the most important decomposers of human cadavers. Knowledge of their species and distribution are of great importance to forensic entomology, especially because of the enormous diversity in Brazil. Carcasses of domestic pigs (Sus scrofa, L) were the experimental models used to attract calyptrates of forensic interest during the winters of 2006 and 2007 and the summers of 2006 and 2008. A total of 24,423 specimens from 44 species were collected (19 Muscidae, 2 Fanniidae and 23 Sarcophagidae), three of which were new records of occurrence and 20 of which were new forensic records for the state of Rio de Janeiro. Fourteen of these species were newly identified as forensically important in Brazil.

Human Exposure to Endocrine-Disrupting Chemicals and Prenatal Risk Factors for Cryptorchidism and Hypospadias: A Nested Case-Control Study

BACKGROUND. Exposure to xenoestrogens during pregnancy may disturb the development and function of male sexual organs. OBJECTIVE. In this study we aimed to determine whether the combined effect of environmental estrogens measured as total effective xenoestrogen burden (TEXB) is a risk factor for male urogenital malformations. METHODS. In a case-control study, nested in a mother-child cohort (n = 702) established at Granada University Hospital, we compared 50 newborns with diagnosis of cryptorchidism and/or hypospadias with 114 boys without malformations matched by gestational age, date of birth, and parity. Controls did not differ from the total cohort in confounding variables. TEXB and levels of 16 organochlorine pesticides were measured in placenta tissues. Characteristics of parents, pregnancy, and birth were gathered by questionnaire. We used conditional and unconditional regression models to estimate odds ratios (ORs) and 95% confidence intervals (CIs). RESULTS. TEXB from organohalogenated compounds was detectable in 72% and 54% of case and control placentas, respectively. Compared with controls, cases had an OR for detectable versus non-detectable TEXB of 2.82 (95% CI, 1.10-7.24). More pesticides were detected in cases than in controls (9.34 +/- 3.19 vs. 6.97 +/- 3.93). ORs for cases with detectable levels of pesticides, after adjusting for potential confounders in the conditional regression analysis, were o,p'-DDT (OR = 2.25; 95% CI, 1.03-4.89), p,p'-DDT (OR = 2.63; 95% CI, 1.21-5.72), lindane (OR = 3.38; 95% CI, 1.36-8.38), mirex (OR = 2.85; 95% CI, 1.22-6.66), and endosulfan alpha (OR = 2.19; 95% CI, 0.99-4.82). Engagement of mothers in agriculture (OR = 3.47; 95% CI, 1.33-9.03), fathers' occupational exposure to xenoestrogens (OR = 2.98; 95% CI, 1.11-8.01), and history of previous stillbirths (OR = 4.20; 95% CI, 1.11-16.66) were also associated with risk of malformations. CONCLUSIONS We found an increased risk for male urogenital malformations related to the combined effect of environmental estrogens in placenta.

Different profiles of immune reconstitution in children and adults with HIV-infection after highly active antiretroviral therapy.

BACKGROUND Recent advances in characterizing the immune recovery of HIV-1-infected people have highlighted the importance of the thymus for peripheral T-cell diversity and function. The aim of this study was to investigate differences in immune reconstitution profiles after highly active antiretroviral therapy (HAART) between HIV-children and adults. METHODS HIV patients were grouped according to their previous clinical and immunological status: 9 HIV-Reconstituting-adults (HIV-Rec-adults) and 10 HIV-Reconstituting-children (HIV-Rec-children) on HAART with viral load (VL) and CD4+ >or=500 cells/microL at least during 6 months before the study and CD4+ -adults and 20 healthy-children (control subjects) were used to calculate Z-score values to unify value scales between children and adults to make them comparable. RESULTS HIV-Rec-children had higher T-cell receptor excision circles (TREC) and lower interleukin (IL)-7 levels than HIV-Rec-adults (p < 0.05). When we analyzed Z-score values, HIV-Rec-children had higher TREC Z-score levels (p = 0.03) than HIV-Rec-adults but similar IL-7 Z-score levels. Regarding T-cell subsets, HIV-Rec-children had higher naïve CD4+ (CD4+CD45RA hi+CD27+), naïve CD8+ (CD8+CD45RA hi+CD27+), and memory CD8+ (CD8+CD45RO+) cells/microl than HIV-Rec-adults, but similar memory CD4+ (CD4+CD45RO+) counts. HIV-Rec-children had lower naïve CD8+ Z-score values than HIV-Rec-adults (p = 0.05). CONCLUSION Our data suggest that HIV-Rec-children had better thymic function than HIV-Rec-adults and this fact affects the peripheral T-cell subsets. Thus, T-cell recovery after HAART in HIV-Rec-adults could be the consequence of antigen-independent peripheral T-cell expansion while in HIV-Rec-children thymic output could play a predominant role in immune reconstitution.

The phenotype of recurrent 10q22q23 deletions and duplications.

The genomic architecture of the 10q22q23 region is characterised by two low-copy repeats (LCRs3 and 4), and deletions in this region appear to be rare. We report the clinical and molecular characterisation of eight novel deletions and six duplications within the 10q22.3q23.3 region. Five deletions and three duplications occur between LCRs3 and 4, whereas three deletions and three duplications have unique breakpoints. Most of the individuals with the LCR3-4 deletion had developmental delay, mainly affecting speech. In addition, macrocephaly, mild facial dysmorphisms, cerebellar anomalies, cardiac defects and congenital breast aplasia were observed. For congenital breast aplasia, the NRG3 gene, known to be involved in early mammary gland development in mice, is a putative candidate gene. For cardiac defects, BMPR1A and GRID1 are putative candidate genes because of their association with cardiac structure and function. Duplications between LCRs3 and 4 are associated with variable phenotypic penetrance. Probands had speech and/or motor delays and dysmorphisms including a broad forehead, deep-set eyes, upslanting palpebral fissures, a smooth philtrum and a thin upper lip. In conclusion, duplications between LCRs3 and 4 on 10q22.3q23.2 may lead to a distinct facial appearance and delays in speech and motor development. However, the phenotypic spectrum is broad, and duplications have also been found in healthy family members of a proband. Reciprocal deletions lead to speech and language delay, mild facial dysmorphisms and, in some individuals, to cerebellar, breast developmental and cardiac defects.

An unexpected role of semaphorin3a-neuropilin-1 signaling in lymphatic vessel maturation and valve formation.

RATIONALE: Lymphatic vasculature plays important roles in tissue fluid homeostasis maintenance and in the pathology of human diseases. Yet, the molecular mechanisms that control lymphatic vessel maturation remain largely unknown. OBJECTIVE: We analyzed the gene expression profiles of ex vivo isolated lymphatic endothelial cells to identify novel lymphatic vessel expressed genes and we investigated the role of semaphorin 3A (Sema3A) and neuropilin-1 (Nrp-1) in lymphatic vessel maturation and function. METHODS AND RESULTS: Lymphatic and blood vascular endothelial cells from mouse intestine were isolated using fluorescence-activated cell sorting, and transcriptional profiling was performed. We found that the axonal guidance molecules Sema3A and Sema3D were highly expressed by lymphatic vessels. Importantly, we found that the semaphorin receptor Nrp-1 is expressed on the perivascular cells of the collecting lymphatic vessels. Treatment of mice in utero (E12.5-E16.5) with an antibody that blocks Sema3A binding to Nrp-1 but not with an antibody that blocks VEGF-A binding to Nrp-1 resulted in a complex phenotype of impaired lymphatic vessel function, enhanced perivascular cell coverage, and abnormal lymphatic vessel and valve morphology. CONCLUSIONS: Together, these results reveal an unanticipated role of Sema3A-Nrp-1 signaling in the maturation of the lymphatic vascular network likely via regulating the perivascular cell coverage of the vessels thus affecting lymphatic vessel function and lymphatic valve development.

Ulcerative colitis impairs the acylethanolamide-based anti-inflammatory system reversal by 5-aminosalicylic acid and glucocorticoids

Studies in animal models and humans suggest anti-inflammatory roles on the N acylethanolamide (NAE)-peroxisome proliferators activated receptor alpha (PPARα) system in inflammatory bowel diseases. However, the presence and function of NAE-PPARα signaling system in the ulcerative colitis (UC) of humans remain unknown as well as its response to active anti-inflammatory therapies such as 5-aminosalicylic acid (5-ASA) and glucocorticoids. Expression of PPARα receptor and PPARα ligands-biosynthetic (NAPE-PLD) and -degrading (FAAH and NAAA) enzymes were analyzed in untreated active and 5-ASA/glucocorticoids/immunomodulators-treated quiescent UC patients compared to healthy human colonic tissue by RT-PCR and immunohistochemical analyses. PPARα, NAAA, NAPE-PLD and FAAH showed differential distributions in the colonic epithelium, lamina propria, smooth muscle and enteric plexus. Gene expression analysis indicated a decrease of PPARα, PPARγ and NAAA, and an increase of FAAH and iNOS in the active colitis mucosa. Immunohistochemical expression in active colitis epithelium confirmed a PPARα decrease, but showed a sharp NAAA increase and a NAPE-PLD decrease, which were partially restored to control levels after treatment. We also characterized the immune cells of the UC mucosa infiltrate. We detected a decreased number of NAAA-positive and an increased number of FAAH-positive immune cells in active UC, which were partially restored to control levels after treatment. NAE-PPARα signaling system is impaired during active UC and 5-ASA/glucocorticoids treatment restored its normal expression. Since 5-ASA actions may work through PPARα and glucocorticoids through NAE-producing/degrading enzymes, the use of PPARα agonists or FAAH/NAAA blockers that increases endogenous PPARα ligands may yield similar therapeutics advantages.

Rab18 dynamics in adipocytes in relation to lipogenesis, lipolysis and obesity.

Lipid droplets (LDs) are organelles that coordinate lipid storage and mobilization, both processes being especially important in cells specialized in managing fat, the adipocytes. Proteomic analyses of LDs have consistently identified the small GTPase Rab18 as a component of the LD coat. However, the specific contribution of Rab18 to adipocyte function remains to be elucidated. Herein, we have analyzed Rab18 expression, intracellular localization and function in relation to the metabolic status of adipocytes. We show that Rab18 production increases during adipogenic differentiation of 3T3-L1 cells. In addition, our data show that insulin induces, via phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K), the recruitment of Rab18 to the surface of LDs. Furthermore, Rab18 overexpression increased basal lipogenesis and Rab18 silencing impaired the lipogenic response to insulin, thereby suggesting that this GTPase promotes fat accumulation in adipocytes. On the other hand, studies of the β-adrenergic receptor agonist isoproterenol confirmed and extended previous evidence for the participation of Rab18 in lipolysis. Together, our data support the view that Rab18 is a common mediator of lipolysis and lipogenesis and suggests that the endoplasmic reticulum (ER) is the link that enables Rab18 action on these two processes. Finally, we describe, for the first time, the presence of Rab18 in human adipose tissue, wherein the expression of this GTPase exhibits sex- and depot-specific differences and is correlated to obesity. Taken together, these findings indicate that Rab18 is involved in insulin-mediated lipogenesis, as well as in β-adrenergic-induced lipolysis, likely facilitating interaction of LDs with ER membranes and the exchange of lipids between these compartments. A role for Rab18 in the regulation of adipocyte biology under both normal and pathological conditions is proposed.

Roles of PPARβ and PPARγ in mouse placental development

RESUME Les gènes des PPARs jouent des rôles importants dans la régulation du métabolisme énergétique, lipidique et glucidique. Le présent travail, caractérise et analyse les défauts placentaires responsables de la mort embryonnaire des souris mutantes pour PPARβ et pour PPARγ, entre le jour E9.5 et E10.5. Les placentas issus d'embryons PPARP présentent un sévère retard de croissance, alors que les placentas mutants PPARγ montrent de graves défauts vasculaires. Nous montrons que les placentas issus d'embryons PPARβ-/-, au jour E9.5 présentent une réduction prononcée de la couche de cellules géantes, associée à une diminution des niveaux de protéines exprimées par les cellules géantes, tel que le placenta lactogène-I et la « proliferin ». Par ailleurs, nous montrons que le traitement d'un lignée trophoblastique par un ligand spécifique de PPARP augmente considérablement leur différentiation en cellules géantes. Cette différentiation dépendante de la voie de signalisation P13-kinase, s'accompagne d'une élévation de l'expression de l'ADRP, une protéine de structure associée aux vésicules lipidiques. Ainsi nous démontrons que PPAR5 est un régulateur majeur de la différentiation des cellules géantes, lesquelles sont primordiales aussi bien pour l'établissement de la structure placentaire, que pour la fonction endocrine. Par contre, les placentas PPARγ-/- présentent un défaut de vascularisation. Le niveau d'une protéine anti-angiogénique, la « proliferin-related protein », est très basse et ne peut pas contre-balancer l'élévation normale de la protéine pro-angiogénique « proliferin ». La formation des vaisseaux se trouve alors altérée. Ainsi, PPARγ constitue un régulateur majeur de l'activité anti-angiogénique. En conclusion, ce travail fournit de nouveaux éléments sur le rôle complémentaires de PPARβet PPARγ dans les événements complexes qui régissent le développement placentaire. SUMMARY Peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are nuclear hormone receptors involved in energy homeostasis and growth. Herein, we characterize the placental defects that cause embryonic lethality around E9.5/E10.5 in PPARβ- and in PPARγ-deficient mouse lines. Most but not all PPARβ-null mutants die around E9.5/E10.5 with severe growth retardation. The placentas from PPARβ-/- embryos at E9.5 exhibit a strongly reduced giant cell layer, associated with reduced levels of proteins expressed by giant cells such as Placental lactogen-I and Proliferin. Ectopic treatment of a rat trophoblast cell line with PPARβ ligand markedly accelerated PI3 kinase-dependent giant cell differentiation. In addition, we demonstrate that ADRP, a pen-related lipid droplet-bound protein, is up-regulated by PPARβ in differentiated Rcho-1 cells. These results indicate that PPARβ is a crucial regulator of the differentiation secondary giant cells, which play a major role in the establishment of the placental structure as well as an important endocrine function. In contrast, the main alteration of the PPARγ-null placentas concerns the vasculogenesis. We show that in these placentas, the level of the anti-angiogenic proliferin-related protein is very low, and cannot balance the normal elevation of the pro-angiogenic proliferin expression, leading to the defective placental vessel formation. Consistently, the dramatic increase of PPARγ expression in late stage of gestation in wild-type mice is likely a major regulator of the anti-angiogenic activity, particularly important at the end of the pregnancy. This work emphasizes the important and complementary roles of PPARβ and PPARγ in mouse placental development and provides new tools for understanding the complex regulatory events that governs placental development and function. Understanding the function of PPARβ and PPARγ are of crucial interest with respect to human placental development and associated pathologies.

Role of the epithelial sodium channel (ENaC) and its positive regulator, the channel-activating protease 1 (CAP1) in skin

Summary: The mammalian epidermis is a pluristratified epithelium composed of 90% keratinocytes, and its main function is to serve as barrier for the body. The epithelial sodium channel (ENaC), formed by three homologous subunits α, β and γ is found in a variety of epithelia including epidermis. Previous studies showed that ENaC modulates different aspects of epidermal differentiation, such as synthesis of differentiation-specific proteins and lipid secretion. ENaC plays also a critical role in sodium homeostasis of renal and pulmonary epithelia, and its activity is thereby well controlled by hormones and non-hormonal factors, such as the serine protease CAP1 (channel-activating protease 1), also termed prostasin encoded by Prss8 gene. Serine proteases are proteolytic enzymes involved in numerous physiological and pathological processes in the epidermis. In order to evaluate the role of β and γENaC in epidermis, we analyzed the skin phenotype of β and γENaC null mutant (βENaC-/- and γENaC-/-) mice in comparison with the phenotype of αENaC-deficient mice. Furthermore, keratin14-specific CAP1-deficient mice (Prss8lox/Δ /K14-Cre) were generated in order to unveil the role of the serine protease CAP1 in epidermal development and function. This study reveals that the skin phenotype of βENaC and γENaC null mutant mice is less severe than the one of αENaC-deficient mice. However, all these mice present a common premature lipid secretion in the mid-granular layer of the epidermis. Further, the composition of the lipids of the stratum corneum in αENaC-deficient mice is strongly altered, suggesting that epidermal barrier function is compromised. K14-specific CAP1-deficient newborn mice are born at the expected Mendelian ratio, but die soon after birth, showing that CAP1 is required for postnatal survival. The epidermis of these mice exhibits striking malformations of the stratum corneum showing hyperkeratosis. These defects seriously affect both inward and outward epidermal barrier function, leading to rapid and fatal dehydration. As in αENaC-deficient mice, the lipid composition of the stratum corneum of K14-specific CAP1-deficient mice is disturbed. Furthermore, lack of CAP1 leads to the selective loss of filaggrin monomers, important for keratins aggregation and skin moisturization, and to an increased of aberrant profilaggrin precursors. In conclusion, both ENaC and CAP1 expression in the epidermis are crucial for keratinocyte differentiation processes and/or barrier function. Since the abnormalities in K14-specific CAP1-deficient mice resemble key features of human skin ichthyosis, in particular Harlequin ichthyosis, the study of ENaC and CAP1 mutant mice might allow new insights into mechanisms underlying skin diseases. Résumé: L'épiderme des mammifères est un épithélium pluristratifié, protégeant le corps contre les perturbations extérieures et la déshydratation. Le canal épithélial à sodium (ENaC), formé de trois sous-unités α, β et γ, est exprimé dans de nombreux épithélia, comme l'épiderme. Des études ont montré que l'absence de la sous-unité αENaC modulait différents aspects de la différenciation des kératinocytes de l'épiderme, comme la synthèse de protéines spécifiques ou la sécrétion de lipides dans la couche granulaire de l'épiderme. ENaC joue également un rôle crucial dans l'homéostasie du sodium dans les épithélia électriquement étanches, comme l'épithélium rénal ou pulmonaire. L'activité de ENaC est par conséquent finement régulée, en partie par des hormones, mais aussi par des facteurs non-hormonaux, telle que la sérine protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 >>) (nommée également prostasine et codée par le gène Prss8). Le but de ce travail a donc été d'étudier le rôle des sous-unités β et γENaC dans l'épiderme en comparaison avec celui de la sous-unité α en utilisant des souris mutantes βENaC-/- et γENaC-/-. Dans un deuxième temps, le phénotype d'une souris chez qui CAP1 a été spécifiquement invalidé dans l'épiderme (Prsslox/Δ/K14-Cre) a été analysé, dans le but de mettre en évidence le rôle de cette protéase dans l'épiderme. Comme déjà montré pour les souris αENaC-/-, la sécrétion des lipides dans la couche granulaire de l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/- est prématurée. Cependant, l'hyperplasie et l'expression anormale des protéines marqueurs de la différenciation présents chez les souris αENaC-/- n'ont pas été observés dans l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/-. La composition lipidique de la couche cornée des souris αENaC-/- est fortement altérée suggérant que la fonction de barrière de l'épiderme de ces souris est compromise. Les souris mutantes CAP1 ont quant à elles révélé des malformations sévères de leur couche cornée, affectant la fonction de barrière de leur épiderme et conduisant à la mort de ces souris par déshydratation quelques jours après leur naissance. De plus, la composition en lipides de la couche cornée ainsi que la taille des cellules cornées, les cornéocytes, de ces souris sont modifiées par rapport aux souris contrôles. L'invalidation de la protéine CAP1 dans l'épiderme conduit aussi à la perte de la filaggrine, une protéine cruciale pour l'agrégation des kératines dans la couche cornée et le maintien du niveau d'hydratation de la peau, et à l'accumulation de ses précurseurs. En conclusion, l'expression de ENaC et de CAP1 est cruciale pour la différenciation de l'épiderme et/ou sa fonction de barrière. De plus, le phénotype des souris mutantes CAP1 présente des caractéristiques qui ressemblent à celles observées dans certaines pathologies humaines cutanées, comme l'ichthyose d'Harlequin. L'étude des souris mutantes ENaC et CAP1 pourrait donc apporter de nouvelles connaissances dans les mécanismes impliqués dans l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies de la peau chez l'homme. Résumé tout public: La peau est le plus grand organe vital du corps humain. Sa fonction principale est de protéger le corps comme une barrière, contre les agressions extérieures et la déshydratation. De nombreuses maladies de la peau résultent d'une perte de fonction de cette barrière. Bien que les pathologies cutanées soient très bien décrites, leur cause génétique n'est en général pas encore connue. La souris est alors un modèle de choix pour la recherche fondamentale. En effet, grâce aux progrès récents de la science, le génome de la souris peut aujourd'hui être modifié dans le but d'étudier le rôle de nombreuses protéines. Dans différents organes, comme le rein et le poumon, le canal épithélial à sodium (ENaC), composé de trois sous-unités protéiques homologues (α, β, et γ), joue un rôle essentiel dans la réabsorption du sodium. L'activité de ENaC est régulée par de nombreux facteurs hormonaux et non-hormonaux, telle que la protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 »). L'invalidation de la sous-unité αENaC chez la souris a permis de montrer que dans la peau, le canal ENaC est impliqué dans la différenciation des cellules de l'épiderme et la croissance des poils. Durant ce travail, le phénotype des souris chez qui la protéine βENaC, γENaC ou CAP1 a été invalidée (souris mutantes), a été étudié dans le but de mieux comprendre le rôle des sous-unités du canal ENaC et de son régulateur CAP1 dans la peau. Les résultats de ce projet ont montré que les souris mutantes βENaC et γENaC présentent un épiderme anormal avec une synthèse prématurée de lipides dans la couche granulaire, suggérant l'implication de ENaC dans la fonction de barrière de la peau. De plus, quand CAP1 est invalidé de manière totale chez les souris, le développement embryonnaire est perturbé et ces souris meurent avant la naissance. CAP1 a donc été invalidé spécifiquement dans l'épiderme des souris. Ces souris mutantes « épiderme-spécifique » naissent normalement, mais meurent peu après la naissance de déshydratation. La couche superficielle de l'épiderme, appelée couche cornée, de ces souris est malformée et ne confère plus à la peau sa fonction de barrière. De plus, les composants de la couche cornée, les cellules cornées entourées de lipides, sont sévèrement altérés. Le phénotype de ces souris ressemble aux caractéristiques présentes chez les patients atteints d'ichthyoses, en particulier l'ichthyose d'Harlequin. En conclusion, le canal ENaC ainsi que son régulateur CAP1 jouent un rôle clé dans les processus de différenciation de l'épiderme et/ou de sa fonction de barrière. De plus, les souris mutantes pour CAP1 et ENaC se révéleront peut-être comme des modèles appropriés dans l'étude de l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies cutanées.

Equine herpesvirus-2 E10 gene product, but not its cellular homologue, activates NF-kappaB transcription factor and c-Jun N-terminal kinase.

We have previously reported on the death effector domain containing E8 gene product from equine herpesvirus-2, designated FLICE inhibitory protein (v-FLIP), and on its cellular homologue, c-FLIP, which inhibit the activation of caspase-8 by death receptors. Here we report on the structure and function of the E10 gene product of equine herpesvirus-2, designated v-CARMEN, and on its cellular homologue, c-CARMEN, which contain a caspase-recruiting domain (CARD) motif. c-CARMEN is highly homologous to the viral protein in its N-terminal CARD motif but differs in its C-terminal extension. v-CARMEN and c-CARMEN interact directly in a CARD-dependent manner yet reveal different binding specificities toward members of the tumor necrosis factor receptor-associated factor (TRAF) family. v-CARMEN binds to TRAF6 and weakly to TRAF3 and, upon overexpression, potently induces the c-Jun N-terminal kinase (JNK), p38, and nuclear factor (NF)-kappaB transcriptional pathways. c-CARMEN or truncated versions thereof do not appear to induce JNK and NF-kappaB activation by themselves, nor do they affect the JNK and NF-kappaB activating potential of v-CARMEN. Thus, in contrast to the cellular homologue, v-CARMEN may have additional properties in its unique C terminus that allow for an autonomous activator effect on NF-kappaB and JNK. Through activation of NF-kappaB, v-CARMEN may regulate the expression of the cellular and viral genes important for viral replication.

Exploring the mechanisms regulating nutrient bioavailability and lipid metabolism through a nutrigenomics approach

SUMMARY Following the complete sequencing of the human genome, the field of nutrition has begun utilizing this vast quantity of information to comprehensively explore the interactions between diet and genes. This approach, coined nutrigenomics, aims to determine the influence of common dietary ingredients on the genome, and attempts to relate the resulting different phenotypes to differences in the cellular and/or genetic response of the biological system. However, complementary to defining the biological outcomes of dietary ingredients, we must also understand the influence of the multiple factors (such as the microbiota, bile, and function of transporters) that may contribute to the bioavailability, and ultimately bioefficacy, of these ingredients. The gastrointestinal tract (GIT) is the body's foremost tissue boundary, interacting with nutrients, exogenous compounds and microbiota, and whose condition is influenced by the complex interplay between these environmental factors and genetic elements. In order to understand GIT nutrient-gene interactions, our goal was to comprehensively elucidate the region-specific gene expression underlying intestinal functions. We found important regional differences in the expression of members of the ATP-binding cassette family of transporters in the mouse intestine, suggesting that absorption of dietary compounds may vary along the GIT. Furthermore, the influence of the microbiota on host gene expression indicated that this luminal factor predominantly influences immune function and water transport throughout the GIT; however, the identification of region-specific functions suggest distinct host-bacterial interactions along the GIT. Thus, these findings reinforce that to understand nutrient bioavailability and GIT function, one must consider the physiologically distinct regions of the gut. Nutritional molecules absorbed by the enterocytes of the GIT enter circulation and will be selectively absorbed and metabolised by tissues throughout the body; however, their bioefficacy in the body will depend on the unique and shared molecular mechanisms of the various tissues. Using a nutrigenomic approach, the biological responses of the liver and hippocampus of mice fed different long chain-polyunsaturated fatty acids diets revealed tissue-specific responses. Furthermore, we identified stearoyl-CoA desaturase as a hepatic target for arachidonic acid, suggesting a potentially novel molecular mechanism that may protect against diet-induced obesity. In summary, this work begins to unveil the fundamentally important role that nutrigenomics will play in unravelling the molecular mechanisms, and those exogenous factors capable of influencing these mechanisms, that regulate the bioefficacy of nutritional molecules. RÉSUMÉ Suite au séquençage complet du génome humain, le domaine de la nutrition a commencé à utiliser cette vaste quantité d'information pour explorer de manière globale les interactions entre la nourriture et les gènes. Cette approche, appelée « nutrigenomics », a pour but de déterminer l'influence d'ingrédients couramment utilisés dans l'alimentation sur le génome, et d'essayer de relier ces différents phénotypes, ainsi révélés, à des différences de réponses cellulaires et/ou génétiques. Cependant, en plus de définir les effets biologiques d'ingrédients alimentaires, il est important de comprendre l'influence des multiples facteurs (telle que la microflore, la bile et la fonction des transporteurs) pouvant contribuer à la bio- disponibilité et par conséquent à l'efficacité de ces ingrédients. Le tractus gastro-intestinal (TGI), qui est la première barrière vers les tissus, interagit avec les nutriments, les composés exogènes et la microflore. La fonction de cet organe est influencée par les interactions complexes entre les facteurs environnementaux et les éléments génétiques. Dans le but de comprendre les interactions entre les nutriments et les gènes au niveau du TGI, notre objectif a été de décrire de manière globale l'expression génique spécifique de chaque région de l'intestin définissant leurs fonctions. Nous avons trouvé d'importantes différences régionales dans l'expression des transporteurs de la famille des « ATP-binding cassette transporter » dans l'intestin de souris, suggérant que l'absorption des composés alimentaires puisse varier le long de l'intestin. De plus, l'étude des effets de la microflore sur l'expression des gènes hôtes a indiqué que ce facteur de la lumière intestinale influence surtout la fonction immunitaire et le transport de l'eau à travers l'intestin. Cependant, l'identification des fonctions spécifiques de chaque région suggère des interactions distinctes entre l'hôte et les bactéries le long de l'intestin. Ainsi, ces résultats renforcent l'idée que la compréhension de la bio-disponibilité des nutriments, et par conséquent la fonction du TGI, doit prendre en considération les différences régionales. Les molécules nutritionnelles transportées par les entérocytes jusqu'à la circulation sanguine, sont ensuite sélectivement absorbées et métabolisées par les différents tissus de l'organisme. Cependant, leur efficacité biologique dépendra du mécanisme commun ou spécifique de chaque tissu. En utilisant une approche « nutriogenomics », nous avons pu mettre en évidence les réponses biologiques spécifiques du foie et de l'hippocampe de souris nourris avec des régimes supplémentés avec différents acides gras poly-insaturés à chaîne longue. De plus, nous avons identifié la stearoyl-CoA desaturase comme une cible hépatique pour l'acide arachidonique, suggérant un nouveau mécanisme moléculaire pouvant potentiellement protéger contre le développement de l'obésité. En résumé, ce travail a permis de dévoiler le rôle fondamental qu'une approche telle que la « nutrigenomics » peut jouer dans le décryptage des mécanismes moléculaires et de leur régulation par des facteurs exogènes, qui ensemble vont contrôler l'efficacité biologique des nutriments.

Quantitative analysis of postnatal neurogenesis and neuron number in the macaque monkey dentate gyrus

The dentate gyrus is one of only two regions of the mammalian brain where substantial neurogenesis occurs postnatally. However, detailed quantitative information about the postnatal structural maturation of the primate dentate gyrus is meager. We performed design-based, stereological studies of neuron number and size, and volume of the dentate gyrus layers in rhesus macaque monkeys (Macaca mulatta) of different postnatal ages. We found that about 40% of the total number of granule cells observed in mature 5-10-year-old macaque monkeys are added to the granule cell layer postnatally; 25% of these neurons are added within the first three postnatal months. Accordingly, cell proliferation and neurogenesis within the dentate gyrus peak within the first 3 months after birth and remain at an intermediate level between 3 months and at least 1 year of age. Although granule cell bodies undergo their largest increase in size during the first year of life, cell size and the volume of the three layers of the dentate gyrus (i.e. the molecular, granule cell and polymorphic layers) continue to increase beyond 1 year of age. Moreover, the different layers of the dentate gyrus exhibit distinct volumetric changes during postnatal development. Finally, we observe significant levels of cell proliferation, neurogenesis and cell death in the context of an overall stable number of granule cells in mature 5-10-year-old monkeys. These data identify an extended developmental period during which neurogenesis might be modulated to significantly impact the structure and function of the dentate gyrus in adulthood.

Connexins in lymphatic vessel physiology and disease.

Connexins are transmembrane proteins that form gap junction- and hemi-channels. Once inserted into the membrane, hemi-channels (connexons) allow for diffusion of ions and small molecules (<1kDa) between the extracellular space and the cytosol. Gap junction channels allow diffusion of similar molecules between the cytoplasms of adjacent cells. The expression and function of connexins in blood vessels has been intensely studied in the last few decades. In contrast, only a few studies paid attention to lymphatic vessels; convincing in vivo data with respect to expression patterns of lymphatic connexins and their functional roles have only recently begun to emerge. Interestingly, mutations in connexin genes have been linked to diseases of lymphatic vasculature, most notably primary and secondary lymphedema. This review summarizes the available data regarding lymphatic connexins. More specifically it addresses (i) early studies aimed at presence of gap junction-like structures in lymphatic vessels, (ii) more recent studies focusing on lymphatic connexins using genetically engineered mice, and (iii) results of clinical studies that have reported lymphedema-linked mutations in connexin genes.

Lymph node stromal cells in homeostasis and immune response

Summary : Antigen-specific T lymphocytes constantly patrol the body to search for invading pathogens. Given the large external and internal body surfaces that need to be surveyed, a sophisticated strategy is necessary to facilitate encounters between T cells and pathogens. Dendritic cells present at all body surfaces are specialized in capturing pathogens and bringing them to T zones of secondary lymphoid organs, such as the lymph nodes and the spleen. Here, dendritic cells present antigenic fragments and activate the rare antigen-specific T lymphocytes. This induction of an immune response is facilitated in multiple ways by a dense network of poorly characterized stromal cells, termed fibroblastic reticular cells (FRCs). They constitutively produce the chemokines CCL21 and CCL19, which attract naïve T cells and dendritic cells into the T zone. Further, they provide an adhesion scaffold for dendritic cells and a migration scaffold for naïve T cells, allowing efficient screening of dendritic cell by thousands of T cells. FRCs also form a system of microchannels (conduits) that allows rapid transport of antigen or cytokines from the subcapsular sinus to the T zone. We characterized lymph node FRCS by flow cytometry, immunofluorescence microscopy, real time PCR and functional assays and could show that FRCs are a unique type of myofibroblasts which produce the T cell survival factor IL-7. This function was shown to be critically involved in regulating the size of the peripheral T cell pool and further demonstrates the importance of FRCs in maintaining immunocompetence. As we observed that some dendritic cells also express the receptor for IL-7, we expected a similar function of IL-7 in their survival. Surprisingly, we found no role for IL-7 in their survival but in their development. Analysis of hematopoietic precursors suggested that part of the dendritic cell pool develops out of an IL-7 dependent precursor, which maybe shared with lymphocytes. During the induction of an immune response, lymph node homeostasis is drastically altered when the lymph node expands several-fold in size to accommodate many more lymphocytes. Here, we describe that this expansion of the T zone is accompanied by the activation and proliferation of FRCs thereby preserving T zone architecture and function. This expansion of the FRC network is regulated by antigen-independent and -dependent events. It demonstrates the incredible plasticity of this organ allowing clonal expansion of antigen-specific lymphocytes. Résumé : Les lymphocytes T, spécifiques pour un antigène particulier, patrouillent constamment le corps à la recherche de l'invasion de pathogène. A cause des grandes surfaces externes et internes du corps, une stratégie sophistiquée est nécessaire afin de faciliter les rencontres entre les cellules T et les agents pathogènes. Les cellules dendritiques présentes dans toutes les surfaces du corps sont spécialisées dans la capture des agents pathogènes et dans le transport vers les zones T des organes lymphoïdes secondaires, comme les ganglions lymphatiques et la rate. Dans ces organes, les cellules dendritiques présentent les fragments antigéniques et activent les lymphocytes T rares. L'induction de cette réponse immunitaire est facilitée de différentes manières par un réseau dense de cellules strornales mal caractérisé, appelées 'fibroblastic reticular tells' (FRCs). FRCs produisent constitutivement les chimiokines CCL21 et CCL19, qui attirent les lymphocytes T naïfs et les cellules dendritiques vers la zone T. En outre, elles donnent une base d'adhérence pour les cellules dendritiques et elles attirent les cellules T naïves vers les cellules dendritiques. Les FRCs forment des petits canaux (ou conduits) qui permettent le transport rapide d'antigènes solubles ou de cytokines vers la zone T. Nous avons caractérisé les FRCs par cytométrie en flux, immunofluorescence et par PCR en temps réel et nous avons démontré que les FRCs sont un type unique de rnyofibroblastes qui produisent un facteur de survie des cellules T, l'Interleukine-7. Il a été démontré que cette fonction est cruciale afin d'augmenter la taille et la diversité du répertoire de cellules T, et ainsi, maintenir l'immunocompétence. Comme nous avons observé que certaines cellules dendritiques expriment également le récepteur de l'IL-7, nous avons testé une fonction similaire dans leur survie. Étonnamment, nous n'avons pas trouvé de rôle pour l'IL-7 dans leur survie, mais dans leur développement. L'analyse des précurseurs hématopoïétiques a suggéré qu'une fraction des cellules dendritiques se développe à partir des précurseurs dépendants de l'IL-7, qui sont probablement partagés avec les lymphocytes. Au cours de l'induction d'une réponse immunitaire, l'homéostasie du ganglion lymphatique est considérablement modifiée. En effet, sa taille augmente considérablement afin d'accueillir un plus grand nombre de lymphocytes. Nous décrivons ici que cet élargissement de la zone T est accompagné par l'activation et 1a prolifération des FRCs, préservant l'architecture et la fonction de la zone T. Cette expansion du réseau des FRCs est régie par des évènements à la fois dépendants et indépendants de l'antigène. Cela montre l'incroyable plasticité de cet organe qui permet l'expansion clonale des lymphocytes T spécifiques.