Meta-structure correlation in protein space unveils different selection rules for folded and intrinsically disordered proteins

The number of existing protein sequences spans a very small fraction of sequence space. Natural proteins have overcome a strong negative selective pressure to avoid the formation of insoluble aggregates. Stably folded globular proteins and intrinsically disordered proteins (IDP) use alternative solutions to the aggregation problem. While in globular proteins folding minimizes the access to aggregation prone regions IDPs on average display large exposed contact areas. Here, we introduce the concept of average meta-structure correlation map to analyze sequence space. Using this novel conceptual view we show that representative ensembles of folded and ID proteins show distinct characteristics and responds differently to sequence randomization. By studying the way evolutionary constraints act on IDPs to disable a negative function (aggregation) we might gain insight into the mechanisms by which function - enabling information is encoded in IDPs.

Biometrical analysis and selection of tetraploid progenies of Panicum maximum using mixed model methods

The objectives of this work were to estimate the genetic and phenotypic parameters and to predict the genetic and genotypic values of the selection candidates obtained from intraspecific crosses in Panicum maximum as well as the performance of the hybrid progeny of the existing and projected crosses. Seventy-nine intraspecific hybrids obtained from artificial crosses among five apomictic and three sexual autotetraploid individuals were evaluated in a clonal test with two replications and ten plants per plot. Green matter yield, total and leaf dry matter yields and leaf percentage were evaluated in five cuts per year during three years. Genetic parameters were estimated and breeding and genotypic values were predicted using the restricted maximum likelihood/best linear unbiased prediction procedure (REML/BLUP). The dominant genetic variance was estimated by adjusting the effect of full-sib families. Low magnitude individual narrow sense heritabilities (0.02-0.05), individual broad sense heritabilities (0.14-0.20) and repeatability measured on an individual basis (0.15-0.21) were obtained. Dominance effects for all evaluated characteristics indicated that breeding strategies that explore heterosis must be adopted. Less than 5% increase in the parameter repeatability was obtained for a three-year evaluation period and may be the criterion to determine the maximum number of years of evaluation to be adopted, without compromising gain per cycle of selection. The identification of hybrid candidates for future cultivars and of those that can be incorporated into the breeding program was based on the genotypic and breeding values, respectively. The prediction of the performance of the hybrid progeny, based on the breeding values of the progenitors, permitted the identification of the best crosses and indicated the best parents to use in crosses.

Activation of the NLRP3 inflammasome in dendritic cells induces IL-1beta-dependent adaptive immunity against tumors.

The therapeutic efficacy of anticancer chemotherapies may depend on dendritic cells (DCs), which present antigens from dying cancer cells to prime tumor-specific interferon-gamma (IFN-gamma)-producing T lymphocytes. Here we show that dying tumor cells release ATP, which then acts on P2X(7) purinergic receptors from DCs and triggers the NOD-like receptor family, pyrin domain containing-3 protein (NLRP3)-dependent caspase-1 activation complex ('inflammasome'), allowing for the secretion of interleukin-1beta (IL-1beta). The priming of IFN-gamma-producing CD8+ T cells by dying tumor cells fails in the absence of a functional IL-1 receptor 1 and in Nlpr3-deficient (Nlrp3(-/-)) or caspase-1-deficient (Casp-1(-/-)) mice unless exogenous IL-1beta is provided. Accordingly, anticancer chemotherapy turned out to be inefficient against tumors established in purinergic receptor P2rx7(-/-) or Nlrp3(-/-) or Casp1(-/-) hosts. Anthracycline-treated individuals with breast cancer carrying a loss-of-function allele of P2RX7 developed metastatic disease more rapidly than individuals bearing the normal allele. These results indicate that the NLRP3 inflammasome links the innate and adaptive immune responses against dying tumor cells.

Growth, selection and appropriate contracts

We study a dynamic model where growth requires both long-term investmentand the selection of talented managers. When ability is not ex-ante observable and contracts are incomplete, managerial selection imposes a cost, as managers facing the risk ofbeing replaced choose a sub-optimally low level of long-term investment. This generates atrade-off between selection and investment that has implications for the choice of contractualrelationships and institutions. Our analysis shows that rigid long-term contracts sacrificingmanagerial selection may prevail at early stages of economic development and when heterogeneity in ability is low. As the economy grows, however, knowledge accumulation increasesthe return to talent and makes it optimal to adopt flexible contractual relationships, wheremanagerial selection is implemented even at the cost of lower investment. Measures of investor protection aimed at limiting the bargaining power of managers improve selection undershort-term contract. Given that knowledge accumulation raises the value of selection, theoptimal level of investor protection increases with development.

Decision-making with distance measures and inducedaggregation operators

[spa] Se presenta un nuevo modelo para la toma de decisiones basado en el uso de medidas de distancia y de operadores de agregación inducidos. Se introduce la distancia media ponderada ordenada inducida (IOWAD). Es un nuevo operador de agregación que extiende el operador OWA a través del uso de distancias y un proceso de reordenación de los argumentos basado en variables de ordenación inducidas. La principal ventaja el operador IOWAD es la posibilidad de utilizar una familia parametrizada de operadores de agregación entre la distancia individual máxima y la mínima. Se estudian algunas de sus principales propiedades y algunos casos particulares. Se desarrolla un ejemplo numérico en un problema de toma de decisiones sobre selección de inversiones. Se observa que la principal ventaja de este modelo en la toma de decisiones es la posibilidad de mostrar una visión más completa del proceso, de forma que el decisor está capacitado para seleccionar la alternativa que está más cerca de sus intereses.

Decision-making with distance measures and inducedaggregation operators

[spa] Se presenta un nuevo modelo para la toma de decisiones basado en el uso de medidas de distancia y de operadores de agregación inducidos. Se introduce la distancia media ponderada ordenada inducida (IOWAD). Es un nuevo operador de agregación que extiende el operador OWA a través del uso de distancias y un proceso de reordenación de los argumentos basado en variables de ordenación inducidas. La principal ventaja el operador IOWAD es la posibilidad de utilizar una familia parametrizada de operadores de agregación entre la distancia individual máxima y la mínima. Se estudian algunas de sus principales propiedades y algunos casos particulares. Se desarrolla un ejemplo numérico en un problema de toma de decisiones sobre selección de inversiones. Se observa que la principal ventaja de este modelo en la toma de decisiones es la posibilidad de mostrar una visión más completa del proceso, de forma que el decisor está capacitado para seleccionar la alternativa que está más cerca de sus intereses.

Spatial statistical analysis and selection of genotypes in plant breeding

The objective of this study was to evaluate the efficiency of spatial statistical analysis in the selection of genotypes in a plant breeding program and, particularly, to demonstrate the benefits of the approach when experimental observations are not spatially independent. The basic material of this study was a yield trial of soybean lines, with five check varieties (of fixed effect) and 110 test lines (of random effects), in an augmented block design. The spatial analysis used a random field linear model (RFML), with a covariance function estimated from the residuals of the analysis considering independent errors. Results showed a residual autocorrelation of significant magnitude and extension (range), which allowed a better discrimination among genotypes (increase of the power of statistical tests, reduction in the standard errors of estimates and predictors, and a greater amplitude of predictor values) when the spatial analysis was applied. Furthermore, the spatial analysis led to a different ranking of the genetic materials, in comparison with the non-spatial analysis, and a selection less influenced by local variation effects was obtained.

THE USEFUL SIDE OF AMBIVALENCE: Ambivalent attitudes can be adaptive and socially valued

En s'inspirant de la littérature récente qui a dépeint l'ambivalence comme étant adaptative et en lien avec des comportements stratégiques, cette thèse examine le versant utile des attitudes ambivalentes. Elle met tout d'abord en évidence que son expression peut-être sciemment contrôlée et mise en avant pour des raisons d'auto-présentation. De plus, elle démontre que les individus peuvent présenter une attitude ambivalente afin de gagner l'approbation sociale sur un objet d'attitude controversé alors que l'inverse a été observé sur des objets consensuels (Première ligne de recherche). Cette thèse a également révélé que l'expression d'attitudes ambivalentes pouvait amener à être valorisé socialement. En effet, contrairement à des attitudes plus tranchées (pro-normatives ou contre-normatives), les attitudes ambivalentes ont été évaluées de façon plus importante sur la dimension de l'utilité sociale (une dimension qui indique la compétence d'autrui ou encore la propension à évoluer dans la hiérarchie sociale). La valorisation de l'ambivalence n'est apparue que sur la dimension de l'utilité sociale et non sur la dimension de la désirabilité sociale (une dimension qui indique la sympathie d'autrui ainsi que la propension à être apprécié socialement). De plus, ce résultat a été observé sur des thèmes controversés et non sur des thèmes consensuels (Seconde ligne de recherche). Dans l'ensemble cette thèse soutient une approche de l'ambivalence comme donnant lieu à des bénéfices. Elle peut également ouvrir la voie à l'étude de l'ambivalence en lien avec la pensée critique. - Drawing on the recent literature that portrayed ambivalence as being adaptive and linked with strategic behaviors, this thesis examines the useful side of ambivalent attitudes. It first revealed that the expression of ambivalent attitudes could be controlled and purposely displayed for self-presentational concerns. Furthermore, it demonstrated that people could put ambivalence forward to gain social approval when expressing it on controversial social issues, whereas the opposite was true on consensual social issues (First line of research). The thesis also revealed that the expression of ambivalent attitudes could lead to be socially valued. Indeed, contrary to clear-cut attitudes (either pro-normative or counter-normative attitudes), ambivalent attitudes have been evaluated the highest on the social utility dimension (a dimension indicating people's competence as well as the extent to which they are likely to climb in social hierarchy). The valorization of ambivalent attitudes only appeared on social utility and not on social desirability (a dimension indicating people's niceness as well as the extent to which they are likely to be socially appreciated). This effect was true on controversial social issues but not on consensual ones (Second line of research). Overall, this thesis provides support for an approach that conceives attitudinal ambivalence as leading to benefits. It also may open avenues for the study of ambivalence in relation with critical thinking.

On the Selection of Non-Invasive Methods Based on Speech Analysis Oriented to Automatic Alzheimer Disease Diagnosis

The work presented here is part of a larger study to identify novel technologies and biomarkers for early Alzheimer disease (AD) detection and it focuses on evaluating the suitability of a new approach for early AD diagnosis by non-invasive methods. The purpose is to examine in a pilot study the potential of applying intelligent algorithms to speech features obtained from suspected patients in order to contribute to the improvement of diagnosis of AD and its degree of severity. In this sense, Artificial Neural Networks (ANN) have been used for the automatic classification of the two classes (AD and control subjects). Two human issues have been analyzed for feature selection: Spontaneous Speech and Emotional Response. Not only linear features but also non-linear ones, such as Fractal Dimension, have been explored. The approach is non invasive, low cost and without any side effects. Obtained experimental results were very satisfactory and promising for early diagnosis and classification of AD patients.

Selection via simulated individual BLUP based on family genotypic effects in sugarcane

The objective of this work was to propose a new selection strategy for the initial stages of sugarcane improvement, based on the methodology 'simulated individual BLUP (BLUPIS)', which promotes a dynamic allocation of individuals selected in each full-sib family, using BLUP as a base for both the genotypic effects of the referred families and plot effects. The method proposed applies to single full-sib families or those obtained from unbalanced or balanced diallel crosses, half-sib families and self-pollinated families. BLUPIS indicates the number of individuals to be selected within each family, the total number of clones to be advanced, and the number of families to contribute with selected individuals. Correlation between BLUPIS and true BLUP was 0.96, by method validation. Additionally, BLUPIS allows the identification of which replication contains the best individuals of each family.

Cardiac raptor deletion impairs adaptive hypertrophy, alters metabolic gene expression and causes heart failure in mice

Background: Mammalian target of rapamycin (mTOR), a central regulator of cell growth, is found in two structurally and functionally distinct multiprotein complexes called mTOR complex (mTORC)1 and mTORC2. The specific roles of each of these branches of mTOR signaling have not been dissected in the adult heart. In the present study, we aimed to bring new insights into the function of cardiac mTORC1-mediated signaling in physiological as well as pathological situations.Methods: We generated mice homozygous for loxP-flanked raptor and positive for the tamoxifen-inducible Cre recombinase (MerCreMer) under control of the α- myosin heavy chain promoter. The raptor gene encodes an essential component of mTORC1. Gene ablation was induced at the age of 10-12 weeks, and two weeks later the raptor cardiac-knockout (raptor-cKO) mice started voluntary cagewheel exercise or were subjected to transverse aortic constriction (TAC) to induce pressure overload.Results: In sedentary raptor-cKO mice, ejection fractions gradually decreased, resulting in significantly reduced values at 38 days (P < 0.001). Raptor-cKO mice started to die during the fifth week after the last tamoxifen injection. At that time, the mortality rate was 36% in sedentary (n = 11) and 64% in exercising (n = 14) mice. TAC-induced pressure overload resulted in severe cardiac dysfunction already at earlier timepoints. Thus, at 7-9 days after surgery, ejection fraction and fractional shortening values were 22.3% vs 43.5% and 10.2% vs 21.5% in raptor-cKO vs wild-type mice, respectively. This was accompanied by significant reductions of ventricular wall and septal thickness as well as an increase in left ventricular internal diameter. Moreover, ventricular weight to tibial length ratios were increased in wild-type, but not in the raptor-cKO TAC mice. Together, this shows that raptor-cKO mice rapidly developed dilated cardiomyopathy without going through a phase of adaptive hypertrophy. Expression of ANP and β-MHC was induced in all raptor-cKO mice irrespective of the cardiac load conditions. Consistent with reduced mTORC1 activity, phosphorylation of ribosomal S6 kinase and 4E-BP1 was blunted, indicating reduced protein synthesis. Moreover, expression of multiple genes involved in the regulation of energy metabolism was altered, and followed by a shift from fatty acid to glucose oxidation.Conclusion: Our study suggests that mTORC1 coordinates protein and energy metabolic pathways in the heart. Moreover, we demonstrate that raptor is essential for the cardiac adaptation to increased workload and importantly, also for normal physiological cardiac function.

Viticulture under climate change : understanding vulnerability and adaptive capacity of wineries and growers. A case study in El Penedès region, Catalonia

Climate change may pose challenges and opportunities to viticulture, and much research has focused in studying the likely impacts on grapes and wine production in different regions worldwide. This study assesses the vulnerability and adaptive capacity of the viticulture sector under changing climate conditions, based on a case study in El Penedès region, Catalonia. Farm assets, livelihood strategies, farmer-market interactions and climate changes perceptions are analysed through semi-structured interviews with different types of wineries and growers. Both types of actors are equally exposed to biophysical stressors but unevenly affected by socioeconomic changes. While wineries are vulnerable because of the current economic crisis and the lack of diversification of their work, which may affect their income or production, growers are mainly affected by the low prices of their products and the lack of fix contracts. These socioeconomic stressors strongly condition their capacity to adapt to climate change, meaning that growers prioritize their immediate income problems, rather than future socioeconomic or climate threats. Therefore, growers undertake reactive adaptation to climate changing conditions, mainly based on ancient knowledge, whilst wineries combine both reactive and anticipatory adaptation practices. These circumstances should be addressed in order to allow better anticipatory adaptation to be implemented, thus avoiding future climate threats.

Populations with elevated mutation load do not benefit from the operation of sexual selection.

Theory predicts that if most mutations are deleterious to both overall fitness and condition-dependent traits affecting mating success, sexual selection will purge mutation load and increase nonsexual fitness. We explored this possibility with populations of mutagenized Drosophila melanogaster exhibiting elevated levels of deleterious variation and evolving in the presence or absence of male-male competition and female choice. After 60 generations of experimental evolution, monogamous populations exhibited higher total reproductive output than polygamous populations. Parental environment also affected fitness measures - flies that evolved in the presence of sexual conflict showed reduced nonsexual fitness when their parents experienced a polygamous environment, indicating trans-generational effects of male harassment and highlighting the importance of a common garden design. This cost of parental promiscuity was nearly absent in monogamous lines, providing evidence for the evolution of reduced sexual antagonism. There was no overall difference in egg-to-adult viability between selection regimes. If mutation load was reduced by the action of sexual selection in this experiment, the resultant gain in fitness was not sufficient to overcome the costs of sexual antagonism.

MOLECULAR MECHANISMS OF A ROOT SYSTEM TO SOIL ADAPTATION

Contrairement aux animaux, les plantes sont des organismes sessiles qui ne possèdent pas de mécanismes de fuite quand les conditions environnementales ne sont plus optimales. Les plantes sont physiquement ancrées à l'endroit où elles ont germées et aux conditions environnementales qui parfois peuvent être extrêmes. Les possibilités d'acclimatation de différentes espèces, parfois même de groupes de plantes au sein d'une même espèce, peuvent varier mais repose sur une adaptation génétique de la plante. L'adaptation est un long processus qui repose sur l'apparition spontanée de mutations génétiques, leur mise à l'épreuve face aux conditions environnementales, et dans le cas où la mutation a un impact positif sur la survie dans cet habitat particulier, elle sera maintenue dans une population donnée de plantes. De telles populations, appelées écotypes, sont le matériel de départ pour la découverte de gènes qui induisent un bénéfice pour la plante dans un environnement donné. La plante la plus étudiée en biologie moléculaire est Arabidopsis thaliana, l'arabette des prés. Dans une étude précédente, les racines d'écotypes naturels d'Arabidopsis ont été comparées et un écotype, Uk-1, avait le système racinaire le plus particulier. Cet écotype possède des racines beaucoup plus courtes et plus ramifiées que tous les autres écotypes. Des analyses plus poussées ont montré qu'une seule mutation dans un gène était la cause de ce phénotype, le gène BREVIS RADIX (BRX), mot latin signifiant 'racine courte'. Bien que l'on connaisse le gène BRX, on connaît finalement peu de choses sur son importance adaptative. Dans cette étude, nous avons montré que la mutation dans le gène BRX rend la plante plus résistante aux sols acides. Dans l'optique de mieux comprendre cette valeur adaptative du mutant brx, nous avons analysé dans quels tissus le gène BRX jouait un rôle important. Nous avons pu mettre en évidence que BRX est important pour le développement du protophloème. Le protophloème est un élément du système vasculaire de la plante. En général, les plantes supérieures possèdent deux systèmes de transport à longue distance. L'un d'eux, appelé xylème, transporte l'eau et les nutriments absorbés du sol par les racines vers les feuilles. Les feuilles sont le siège du processus de photosynthèse au cours duquel sont produits des sucres qui devront être distribués partout dans les autres parties de la plante. Le tissu cellulaire chargé de livrer les produits de la photosynthèse, ainsi que les régulateurs de croissance, est le phloème. Ce dernier regroupe le métaphloème et le protophloème. Le protophloème est essentiel pour la livraison des sucres synthétisés ainsi que des signaux de croissance aux pointes des racines, centres organogéniques responsables de la production de nouvelles cellules durant la phase de croissance de la racine. La structure du protophloème peut être décrite comme des tubes continus, vides et résistants, faits de cellules spécialisées qui permettent un transport efficace et rapide. Nous avons montré que dans les mutants brx ces canaux de transports sont discontinus car certaines cellules n'ont pas terminé leur cycle de différenciation. Ces cellules obstruent le conduit ce qui fait que les sucres et les signaux de croissance, comme l'auxine, ne peuvent plus être transportés aux méristèmes. En conséquence, la prolifération de l'activité des méristèmes est compromise, ce qui explique les racines courtes. Au lieu d'être délivré aux méristèmes, l'auxine se concentre en amont des méristèmes où cela provoque l'apparition de nouvelles racines branchées et, très probablement, l'activation des pompes à protons. Sur des sols acides, la concentration en ion H+ est très élevée. Ces ions entrent dans les cellules de la racine par diffusion et perturbent notablement la croissance des racines et de la plante en général. Si les cellules de la racine possédaient des pompes à protons hyperactives, elles seraient capable d'évacuer le surplus d'ions H+ en dehors de la cellule, ce qui leur assurerait de meilleures chances de survie sur sols acides. De fait, le mutant brx est capable d'acidifier le milieu de culture dans lequel il est cultivé plus efficacement que la plante sauvage. Ce mutant est également capable de donner plus de progéniture sur ce type de milieu de croissance que les plantes sauvages. Finalement, nous avons trouvé d'autres mutants brx en milieu naturel poussant sur sols acides, ce qui suggère fortement que la mutation du gène BRX est une des causes de l'adaptation aux sols acides. -- Plants as sessile organisms have developed different mechanisms to cope with the complex environmental conditions in which they live. Adaptation is the process through which traits evolve by natural selection to functionally improve in a given environmental context. An adaptation to the environment is characterized by the genetic changes in the entire populations that have been fixed by natural selection over many generations. BREVIS RADIX (BRX) gene was found through natural Arabidopsis accessions screen and was characterized as a root growth regulator since loss-of-function mutants exhibit arrested post-embryonic primary root growth in addition to a more branched root system. Although brx loss-of-function causes a complete alteration in root architecture, BRX activity is only required in the root vasculature, in particular in protophloem cell file. Protophloem is a part of the phloem transport network and is responsible for delivery of photo-assimilates and growth regulators, coming from the shoot through mature phloem component - metaphloem, to the all plant primary meristems. In order to perform its function, protophloem is the first cell file to differentiate within the root meristem. During this process, protophloem cells undergo a partial programmed cell death, during which they build a thicker cell wall, degrade nucleus and tonoplast while plasma membrane stays functional. Interestingly, protophloem cells enter elongation process only after differentiation into sieve elements is completed. Here we show that brx mutants fail to differentiate protophloem cell file properly, a phenotype that can be distinguished by a presence of a "gap" cells, non-differentiated cells between two flanking differentiated cells. Discontinuity of protophloem differentiation in brx mutants is considered to be a consequence of local hyperactivity of CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION 45 (CLE45) - BARELY ANY MERISTEM 3 (BAM3) signaling module. Interestingly, a CLE45 activity, most probably at the level of receptor binding, can be modulated by apoplastic pH. Altogether, our results imply that the activity of proton pumps, expressed in non-differentiated cells of protophloem, must be maintained under certain threshold, otherwise CLE45-BAM3 signaling pathway will be stimulated and in turn protophloem will not differentiate. Based on vacuolar morphology, a premature cell wall acidification in brx mutants stochastically prevents the protophloem differentiation. Only after protophloem differentiates, proton pumps can be activated in order to acidify apoplast and to support enucleated protophloem multifold elongation driven by surrounding cells growth. Finally, the protophloem differentiation failure would result in an auxin "traffic jam" in the upper parts of the root, created from the phloem-transported auxin that cannot be efficiently delivered to the meristem. Physiologically, auxin "leakage" from the plant vasculature network could have various consequences, since auxin is involved in the regulation of almost every aspect of plant growth and development. Thus, given that auxin stimulates lateral roots initiation and growth, this scenario explains more branched brx root system. Nevertheless, auxin is considered to activate plasma membrane proton pumps. Along with this, it has been shown that brx mutants acidify media much more than the wild type plants do, a trait that was proposed as an adaptive feature of naturally occurring brx null alleles in Arabidopsis populations found on acidic soils. Additionally, in our study we found that most of accessions originally collected from acidic sampling sites exhibit hypersensitivity to CLE45 treatment. This implies that adaptation of plants to acidic soil involves a positive selection pressure against upstream negative regulators of CLE45-BAM3 signaling, such as BRX. Perspective analysis of these accessions would provide more profound understanding of molecular mechanisms underlying plant adaptation to acidic soils. All these results are suggesting that targeting of the factors that affect protophloem differentiation is a good strategy of natural selection to change the root architecture and to develop an adaptation to a certain environment. -- Les plantes comme organismes sessiles ont développé différents mécanismes pour s'adapter aux conditions environnementales complexes dans lesquelles elles vivent. L'adaptation est le processus par lequel des traits vont évoluer via la sélection naturelle vers une amélioration fonctionnelle dans un contexte environnemental donné. Une adaptation à l'environnement est caractérisée par des changements génétiques dans des populations entières qui ont été fixés par la sélection naturelle sur plusieurs générations. Le gène BREVIS RADIX (BRX) a été identifié dans le crible d'une collection d'accessions naturelles d'Arabidopsis et a été caractérisé comme un régulateur de la croissance racinaire étant donné que le mutant perte-de-fonction montre une croissance racinaire primaire arrêtée au stade post-embryonnaire et présente de plus un système racinaire plus ramifié que la plante sauvage. Bien que le mutant perte-de-fonction brx cause une altération complète de l'architecture racinaire, l'activité de BRX n'est requise que dans la vascularisation racinaire, en particulier au niveau du protophloème. Le protophloème est un composant du réseau de transport du phloème et est responsable du transit des dérivés de la photosynthèse ainsi que des régulateurs de croissances, venant de la partie aérienne par le phloème mature (métaphloème) vers tous les méristèmes primaires de la plante. Pour pouvoir réaliser sa fonction, le protophloème est la première file de cellules à se différencier à l'intérieur du méristème de la racine. Pendant ce processus, les cellules du protophloème subissent une mort cellulaire programmée partielle durant laquelle elles épaississent leur paroi cellulaire, dégradent le noyau et le tonoplaste tandis que la membrane plasmique demeure fonctionnelle. De manière intéressante, les cellules du protophloème entament le processus d'allongement seulement après que la différenciation en tubes criblés soit complète. Ce travail montre que le mutant brx est incapable de mener à bien la différenciation de la file de cellules du protophloème, phénotype qui peut être visualisé par la présence de cellules 'trous', de cellules non différenciées entourées de deux cellules différenciées. La discontinuité de la différenciation du phloème dans le mutant brx est considérée comme la conséquence de l'hyperactivité localisée du module de signalisation CLA VA TA3/EMBRYO SURROUNDING REGION 45 (CLE45) - BARELY ANY MERISTEM 3 (BAM3). De manière intéressante, l'activité de CLE45, très probablement au niveau de la liaison avec le récepteur, peut être modulé par le pH apoplastique. Pris ensemble, nos résultats impliquent que l'activité des pompes à protons, actives dans les cellules non différenciées du protophloème, doit être maintenue en dessous d'un certain seuil autrement la cascade de signalisation CLE45-BAM3 serait stimulée, en conséquence de quoi le protophloème ne pourrait se différencier. D'après la morphologie vacuolaire, une acidification prématurée de la paroi cellulaire dans le mutant brx empêche la différenciation du protophloème de manière stochastique. Une fois que le protophloème se différencie, les pompes à protons peuvent alors être activées afin d'acidifier l'apoplaste et ainsi faciliter l'allongement des cellules énuclées du protophloème, entraînées par la croissance des cellules environnantes. Finalement, la différenciation défectueuse du protophloème produit une accumulation d'auxine dans la partie supérieure de la racine car le phloème ne peut plus acheminer efficacement l'auxine au méristème. Physiologiquement, la 'fuite' d'auxine à partir du réseau vasculaire de la plante peut avoir des conséquences variées puisque l'auxine est impliquée dans la régulation de la majorité des aspects de la croissance et développement de la plante. Etant donné que l'auxine stimule l'initiation et développement des racines latérales, ce scénario pourrait expliquer le système racinaire plus ramifié du mutant brx. En plus, l'auxine est considérée comme un activateur des pompes à protons. Par ailleurs, nous avons montré que les mutants brx ont la capacité d'acidifier le milieu plus efficacement que les plantes sauvages, une caractéristique des populations sauvages <¥Arabidopsis poussant sur des sols acides et contenant les allèles délétés brx. De plus, dans nos résultats nous avons mis en évidence que la plupart des accessions collectées originellement sur des sites acidophiles montre une hypersensibilité au traitement par CLE45. Ceci implique que l'adaptation des plantes aux sols acides repose sur la pression de sélection positive à rencontre des régulateurs négatifs de CLE45- BAM3, situés en amont de la cascade, tel le produit du gène BRX. Les analyses de ces accessions pourraient aboutir à une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires responsables de l'adaptation des plantes aux sols acides. Tous nos résultats suggèrent que le ciblage des facteurs affectant la différenciation du protophloème serait une stratégie gagnante dans la sélection naturelle pour changer l'architecture de la racine et ainsi s'adapter efficacement à un nouvel environnement.

Role of lymph node fibroblasts in T cell priming

SummarySecondary lymphoid organs, such as lymph nodes or spleen, are the only places in our body where primary adaptive immune responses are efficiently elicited. These organs have distinct Β and Τ cell rich zones and Τ lymphocytes constantly migrate from the bloodstream into Τ zones to scan dendritic cells (DCs) for antigens they present. Specialized fibroblasts, the Τ zone reticular cells (HR.Cs), span the Τ zone in the form a three-dimensional network. lK.Cs guide incoming Τ cells in their migration, both chemically, by the secretion of the chemokines CCL19 and CCL21, and physically, by construction of a road system to which also DCs adhere. In this way TRCs are thought to facilitate encounters of Τ cells with antigen-bearing DCs and thereby accelerate the selection of rare antigen-specific Τ cells. The resulting Τ cell activation, proliferation and differentiation all take place within the TRC network. However, the influence of TRCs on Τ cell activation has so fer not been elucidated with the possible reasons being that TRCs represent a relative rare cell population and that mice devoid of TRCs have not been described.To circumvent these technical limitations, we established TRC clones and lines to have an abundant source to functionally characterize TRCs. Both the clones and lines show a fibroblastic phenotype, express a surface marker profile comparable to ex vivo TRCs and produce extracellular matrix molecules. However, expression of Ccl19, Ccl21 and ZL-7 is lost and could not be restored by cytokine stimulation. When these TRC clones or lines were cultured in a three-dimensional cell culture system, their morphology changed and resembled that of in vivo TRCs as they formed networks. By adding Τ cells and antigen-loaded DCs to these cultures we successfully reconstructed lymphoid Τ zones that allowed antigen-specific Τ cell activation.To characterize the role of TRCs in Τ cell priming, TRCs were co-cultured with antigen-specific Τ cells in the presence antigen-loaded DCs. Surprisingly, the presence of TRC lines and ex vivo TRCs inhibited rather than enhanced CD8+ Τ cell activation, proliferation and effector cell differentiation. TRCs shared this feature with fibroblasts from non-lymphoid tissues as well as mesenchymal stromal cells. TRCs were identified as a strong source of nitric oxide (NO) thereby directly dampening Τ cell expansion as well as reducing the Τ cell priming capacity of DCs. The expression of inducible NO synthase (iNOS) was up- regulated in a subset of TRCs by both DC-signals as well as interferon-γ produced by primed CD8+ Τ cells. Importantly, iNOS expression was induced during viral infection in vivo in both lymph node TRCs and DCs. Consistent with a role for NO as a negative regulator, the primary Τ cell response was exaggerated in iNOS-/- mice. Our findings highlight that in addition to their established positive roles in Τ cell responses TRCs and DCs cooperate in a negative feedback loop to attenuate Τ cell expansion during acute inflammation.RésuméLes organes lymphoïdes secondaires, comme les ganglions lymphoïdes ou la rate, sont les seuls sites dans notre corps où la réponse primaire des lymphocytes Β et Τ est initiée efficacement. Ces organes ont des zones différentes, riches en cellules Β ou T. Des lymphocytes Τ circulent constamment du sang vers les zones T, où ils échantillonent la surface des cellules dendritiques (DCs) pour identifier les antigènes qu'ils présentent. Des fibroblastes spécialisés - nommés Τ zone reticular cells (TRCs)' forment un réseau tridimensionnel dans la zone T. Les TRCs guident la migration des cellules Τ par deux moyens: chimiquement, par la sécrétion des chimiokines CCL19 et CCL21 et physiquement, par la construction d'un réseau routier en trois dimensions, auquel adhèrent aussi des DCs. Dans ce? cas, on pense que la présence des TRCs facilite les rencontres entre les cellules Τ et les DCs chargées de l'antigène et accélère la sélection des rares cellules Τ spécifiques. Ensuite, l'activation de cellules T, ainsi que la prolifération et la différenciation se produisent toutes à l'intérieur du réseau des TRCs. L'influence des TRCs sur l'activation des cellules T n'est que très peu caractérisée, en partie parce que les TRCs représentent une population rare et que les souris déficientes dans les TRCs n'ont pas encore été découvertes.Pour contourner ces limitations techniques, nous avons établi des clones et des lignées cellulaires de TRC pour obtenir une source indéfinie de ces cellules permettant leur caractérisation fonctionnelle. Les clones et lignées établis ont un phénotype de fibroblaste, ils expriment des molécules de surface similaires aux TRCs ex vivo et produisent de la matrice extracellulaire. Mais l'expression de Ccl19, Ccl21 et 11-7 est perdue et ne peut pas être rétablie par stimulation avec différentes cytokines. Les clones TRC ou les lignées cultivées en un système tridimensionnel de culture cellulaire, montrent une morphologie changée, qui ressemble à celle de TRC ex vivo inclus la construction de réseaux tridimensionnels.Pour caractériser le rôle des TRC dans l'activation des cellules T, nous avons cultivé des TRCs avec des cellules T spécifiques et des DCs chargées avec l'antigène. Etonnamment, la présence des TRC (lignées et ex vivo) inhibait plutôt qu'elle améliorait l'activation, la prolifération et la différenciation des lymphocytes T CDS+. Les TRCs partageaient cette fonction avec des fibr-oblastes des organes non lymphoïdes et des cellules souches du type mésenchymateux. Dans ces conditions, les TRCs sont une source importante d'oxyde nitrique (NO) et par ce fait limitent directement l'expansion des cellules T et réduisent aussi la capacité des DCs à activer les cellules T. L'expression de l'enzyme NO synthase inductible (ïNOS) est régulée à la hausse par des signaux dérivés des DCs et par l'interféron-γ produit par des cellules T de type CD8+ activées. Plus important, l'expression d'iNOS est induite pendant une infection virale in vivo, dans les TRCs et dans les DCs. Par conséquent, la réponse primaire de cellules T est exagérée dans des souris iNOS-/-. Nos résultats mettent en évidence qu'en plus de leur rôle positif bien établi dans la réponse immunitaire, les TRCs et les DCs coopèrent dans une boucle de rétroaction négative pour atténuer l'expansion des cellules T pendant l'inflammation aigiie pour protéger l'intégrité et la fonctionnalité des organes lymphoïdes secondaires.