Different behaviour of mouse-human chimeric antibody F(ab')2 fragments of IgG1, IgG2 and IgG4 sub-class in vivo.

Mouse-human chimeric monoclonal antibodies (MAbs) of 3 different human IgG sub-classes directed against carcinoembryonic antigen (CEA) have been produced in SP-0 cells transfected with genomic chimeric DNA. F(ab')2 fragments were obtained by pepsin digestion of the purified chimeric MAbs of human IgG1, IgG2 and IgG4 sub-class and of parental mouse MAb IgG1. The 4 F(ab')2 fragments exhibit similar molecular weight by SDS-PAGE. They were labelled with 125I or 131I and high binding (80 to 87%) to purified unsolubilized CEA was observed. In vivo, double labelling experiments indicate that the longest biological half-life and the highest tumour-localization capacity is obtained with F(ab')2 from chimeric MAb of human IgG2 sub-class, whereas F(ab')2 from chimeric MAb IgG4 give very low values for these 2 parameters. F(ab')2 from chimeric MAb IgG1 and from parental mouse MAb yield intermediate results in vivo. Our findings should help to select the appropriate human IgG sub-class to produce chimeric or reshaped MAb F(ab')2 to be used for tumour detection by immunoscintigraphy and for radioimmunotherapy.

High-throughput SELEX SAGE method for quantitative modeling of transcription-factor binding sites.

The ability to determine the location and relative strength of all transcription-factor binding sites in a genome is important both for a comprehensive understanding of gene regulation and for effective promoter engineering in biotechnological applications. Here we present a bioinformatically driven experimental method to accurately define the DNA-binding sequence specificity of transcription factors. A generalized profile was used as a predictive quantitative model for binding sites, and its parameters were estimated from in vitro-selected ligands using standard hidden Markov model training algorithms. Computer simulations showed that several thousand low- to medium-affinity sequences are required to generate a profile of desired accuracy. To produce data on this scale, we applied high-throughput genomics methods to the biochemical problem addressed here. A method combining systematic evolution of ligands by exponential enrichment (SELEX) and serial analysis of gene expression (SAGE) protocols was coupled to an automated quality-controlled sequence extraction procedure based on Phred quality scores. This allowed the sequencing of a database of more than 10,000 potential DNA ligands for the CTF/NFI transcription factor. The resulting binding-site model defines the sequence specificity of this protein with a high degree of accuracy not achieved earlier and thereby makes it possible to identify previously unknown regulatory sequences in genomic DNA. A covariance analysis of the selected sites revealed non-independent base preferences at different nucleotide positions, providing insight into the binding mechanism.

Autoreactive T cells bypass negative selection and respond to self-antigen stimulation during infection.

Central and peripheral tolerance prevent autoimmunity by deleting the most aggressive CD8(+) T cells but they spare cells that react weakly to tissue-restricted antigen (TRA). To reveal the functional characteristics of these spared cells, we generated a transgenic mouse expressing the TCR of a TRA-specific T cell that had escaped negative selection. Interestingly, the isolated TCR matches the affinity/avidity threshold for negatively selecting T cells, and when developing transgenic cells are exposed to their TRA in the thymus, only a fraction of them are eliminated but significant numbers enter the periphery. In contrast to high avidity cells, low avidity T cells persist in the antigen-positive periphery with no signs of anergy, unresponsiveness, or prior activation. Upon activation during an infection they cause autoimmunity and form memory cells. Unexpectedly, peptide ligands that are weaker in stimulating the transgenic T cells than the thymic threshold ligand also induce profound activation in the periphery. Thus, the peripheral T cell activation threshold during an infection is below that of negative selection for TRA. These results demonstrate the existence of a level of self-reactivity to TRA to which the thymus confers no protection and illustrate that organ damage can occur without genetic predisposition to autoimmunity.

Specific fibroblastic niches in secondary lymphoid organs orchestrate distinct Notch-regulated immune responses.

Fibroblast-like cells of secondary lymphoid organs (SLO) are important for tissue architecture. In addition, they regulate lymphocyte compartmentalization through the secretion of chemokines, and participate in the orchestration of appropriate cell-cell interactions required for adaptive immunity. Here, we provide data demonstrating the functional importance of SLO fibroblasts during Notch-mediated lineage specification and immune response. Genetic ablation of the Notch ligand Delta-like (DL)1 identified splenic fibroblasts rather than hematopoietic or endothelial cells as niche cells, allowing Notch 2-driven differentiation of marginal zone B cells and of Esam(+) dendritic cells. Moreover, conditional inactivation of DL4 in lymph node fibroblasts resulted in impaired follicular helper T cell differentiation and, consequently, in reduced numbers of germinal center B cells and absence of high-affinity antibodies. Our data demonstrate previously unknown roles for DL ligand-expressing fibroblasts in SLO niches as drivers of multiple Notch-mediated immune differentiation processes.

A soluble form of B cell maturation antigen, a receptor for the tumor necrosis factor family member APRIL, inhibits tumor cell growth.

A proliferation-inducing ligand (APRIL) is a ligand of the tumor necrosis factor (TNF) family that stimulates tumor cell growth in vitro and in vivo. Expression of APRIL is highly upregulated in many tumors including colon and prostate carcinomas. Here we identify B cell maturation antigen (BCMA) and transmembrane activator and calcium modulator and cyclophilin ligand (CAML) interactor (TACI), two predicted members of the TNF receptor family, as receptors for APRIL. APRIL binds BCMA with higher affinity than TACI. A soluble form of BCMA, which inhibits the proliferative activity of APRIL in vitro, decreases tumor cell proliferation in nude mice. Growth of HT29 colon carcinoma cells is blocked when mice are treated once per week with the soluble receptor. These results suggest an important role for APRIL in tumorigenesis and point towards a novel anticancer strategy.

Interleukins (IL)-1 and IL-2 control IL-2 receptor alpha and beta expression in immature thymocytes.

Functional high-affinity interleukin-2 receptors (IL-2R) contain three transmembrane proteins, IL-2R alpha, beta and gamma. We have investigated the expression of IL-2R alpha and beta genes in immature mouse thymocytes. Previous work has shown that during differentiation these cells transiently express IL-2R alpha on their surface. Stimulation of IL-2R alpha+ and IL-2R alpha- immature thymocytes with phorbol 12-myristate 13-acetate and calcium ionophore induces synthesis of IL-2R alpha and IL-2R beta mRNA. Most of this response depends on autocrine stimulation by IL-2. IL-1 synergizes with IL-2 to induce a 120-fold increase in IL-2R alpha mRNA and a 14-fold increase in IL-2R beta mRNA levels. A large proportion of the stimulated cells contains both transcripts. These interleukins do not induce any differentiation to more mature phenotypes. Collectively, these results show that IL-2 plays a major role in the regulation of IL-2R expression in normal immature thymocyte. We suggest that this response to interleukins may be part of a homeostatic mechanism to increase the production of immature thymocytes during stress.

Étude du mécanisme de transport des cations par la Na, K-ATPase et de son implication dans la migraine familiale hémiplégique de type 2

Résumé La Na,K-ATPase est une protéine transmembranaire, présente dans toutes les cellules de mammifères et indispensable à la viabilité cellulaire. Elle permet le maintien des gradients sodiques et potassiques à l'origine du potentiel membranaire en transportant 3 Na+ en dehors de la cellule contre 2 K+, grâce à l'énergie fournie par l'hydrolyse d'une molécule d'ATP. Le potentiel membranaire est indispensable au maintien de l'excitabilité cellulaire et à la transmission de l'influx nerveux. Il semblerait que la Na,K-ATPase soit liée à l'hypertension et à certains troubles neurologiques comme la Migraine Familiale Hémiplégique (1VIFH). La MFH est une forme de migraine avec aura, qui se caractérise par une hémiparésie. Cette forme de migraine est très rare. Elle se transmet génétiquement sur un mode autosomique dominant. Plusieurs mutations localisées dans le gène de la Na,K-ATPase ont été identifiées durant ces 3 dernières années. C'est la première fois qu'une maladie génétique est associée au gène de la Na,K-ATPase. La compréhension du fonctionnement de cette protéine peut donner des informations sur les mécanismes conduisant à ces pathologies. On sait que la fonction d'une protéine est liée à sa structure. L'étude de sa fonction nécessite donc l'étude de sa structure. Alors que la structure de la SERCA a été déterminée à haute résolution, par cristallographie, celle de la Na,K-ATPase ne l'est toujours pas. Mais ces 2 ATPases présentent une telle homologie qu'un modèle de la Na,K-ATPase a pu être élaboré à partir de la structure de la SERCA. Les objectifs de cette étude sont d'une part, de comprendre le contrôle de l'accessibilité du K+ extracellulaire àses sites de liaison. Pour cela, nous avons ciblé cette étude sur la 2ìème et la 31eme boucle extracellulaire, qui relient respectivement les segments transmembranaires (STM) 3-4 et 5-6. Le choix s'est porté sur ces 2 boucles car elles bordent le canal des cations formés des 4ième' Sième et 6'ème hélices. D'autre part, nous avons également essayer de comprendre les effets des mutations, liées à la Migraine Familiale Hémiplégique de type 2 (MFH2), sur la fonctionnalité de la Na,K-ATPase. Alors que les STM et les domaines cytoplasmiques sont relativement proches entre la Na,KATPase et la SERCA, les boucles extracellulaires présentent des différences. Le modèle n'est donc pas une approche fiable pour déterminer la structure et la fonction des régions extracellulaires. Nous avons alors utilisé une approche fonctionnelle faisant appel à la mutation dirigée puis à l'étude de l'activité fonctionnelle de la Na,K ATPase par électrophysiologie sur des ovocytes de Xenopus. En conclusion, nous pouvons dire que la troisième boucle extracellulaire participerait à la structure de la voie d'entrée des cations et que la deuxième boucle extracellulaire semble impliquée dans le contrôle de l'accessibilité des ions K+àses sites de liaison. Concernant les mutations associées à la MFH2, nos résultats ont montré une forte diminution de l'activité fonctionnelle de la pompe Na,K, inférieure aux conditions physiologiques de fonctionnement, et pour une des mutations nous avons observés une diminution de l'affmité apparente au K+ externe. Nous poumons faire l'hypothèse que l'origine pathologique de la migraine est liée à une diminution de l'activité de la pompe à Na+. Summary The Na,K-ATPase is a transmembrane protein, present in all mammalian cells and is necessary for the viability of the cells. It maintains the gradients of Na+ and K+ involved in the membrane potential, by transporting 3Na+ out the cell, and 2K+ into the cell, using the energy providing from one ATP molecule hydrolysis. The membrane potential is necessary for the cell excitability and for the transmission of the nervous signal. Some evidence show that Na,K-ATPase is involved in hypertension and neurological disorders like the Familial Hemiplegic Migraine (FHM). La FHM is a rare form of migraine characterised by aura and hemiparesis and an autosomal dominant transmission. Several mutations linked to the Na,KATPase gene have been identified during these 3 last years. It's the first genetic disorder associated with the Na,K-ATPase gene. Understand the function of this protein is important to elucidate the mechanisms implicated in these pathologies. The function of a protein is linked with its structure. Thus, to know the function of a protein, we need to know its structure. While the Ca-ATPase (SERCA) has been crystallised with a high resolution, the structure of the Na,K-ATPase is not known. Because of the great homology between these 2 ATPases, a model of the Na,K-ATPase was realised by comparing with the structure of the SERCA. The aim of this study is on one side, understand the control of the extracellular K+ accessibility to their binding sites. Because of theirs closed proximity with the cation pathway, located between the 4th, 5th and 6th helices, we have targeted this study on the 2nd and the 3rd extracellular loops linking respectively the transmembrane segment (TMS) 3 and 4, and the TMS 5 and 6. And on the other side, we have tried to understand the functional effects of mutations linked with the Familial Hemiplegic Migraine Type 2 (FHM2). In contrast with the transmembrane segments and the cytoplasmic domains, the extracellular loops show lots of difference between Na,K-ATPase and SERCA, the model is not a good approach to know the structure and the function of the extracellular loops. Thus, we have used a functional approach consisting in directed mutagenesis and the study of the functional activity of the Na,K-ATPase by electrophysiological techniques with Xenopus oocytes. In conclusion, we have demonstrated that the third extracellular loop could participate in the structure of the entry of the cations pathway and that the second extracellular loop could control the K+ accessibility to their binding sites. Concerning the mutations associated with the FHM2, our results showed a strong decrease in the functional activity of the Na,K-pump under physiological conditions and for one of mutations, induce a decrease in the apparent external K+ affinity. We could make the hypothesis that the pathogenesis of migraine is related to the decrease in Na,K-pump activity. Résumé au large publique De la même manière que l'assemblage des mots forme des phrases et que l'assemblage des phrases forme des histoires, l'assemblage des cellules forme des organes et l'ensemble des organes constitue les êtres vivants. La fonction d'une cellule dans le corps humain peut se rapprocher de celle d'une usine hydroélectrique. La matière première apportée est l'eau, l'usine électrique va ensuite convertir l'eau en énergie hydraulique pour fournir de l'électricité. Le fonctionnement de base d'une cellule suit le même processus. La cellule a besoin de matières premières (oxygène, nutriments, eau...) pour produire une énergie sous forme chimique, l'ATP. Cette énergie est utilisée par exemple pour contracter les muscles et permet donc à l'individu de se déplacer. Morphologiquement la cellule est une sorte de petit sac rempli de liquide (milieu intracellulaire) baignant elle-même dans le liquide (milieu extracellulaire) composant le corps humain (un adulte est constitué environ de 65 % d'eau). La composition du milieu intracellulaire est différente de celle du milieu extracellulaire. Cette différence doit être maintenue pour que l'organisme fonctionne correctement. Une des différences majeures est la quantité de sodium. En effet il y a beaucoup plus de sodium à l'extérieur qu'à l'intérieur de la cellule. Bien que l'intérieur de la cellule soit isolé de l'extérieur par une membrane, le sodium arrive à passer à travers cette membrane, ce qui a tendance à augmenter la quantité de sodium dans la cellule et donc à diminuer sa différence de concentration entre le milieu extracellulaire et le milieu intracellulaire. Mais dans les membranes, il existe des pompes qui tournent et dont le rôle est de rejeter le sodium de la cellule. Ces pompes sont des protéines connues sous le nom de pompe à sodium ou Na,K-ATPase. On lui attribue le nom de Na,K-ATPase car en réalité elle rejette du sodium (Na) et en échange elle fait entrer dans la cellule du potassium (K), et pour fonctionner elle a besoin d'énergie (ATP). Lorsque les pompes à sodium ne fonctionnent pas bien, cela peut conduire à des maladies. En effet la Migraine Familiale Hémiplégique de type 2, est une migraine très rare qui se caractérise par l'apparition de la paralysie de la moitié d'un corps avant l'apparition du mal de tête. C'est une maladie génétique (altération qui modifie la fonction d'une protéine) qui touche la pompe à sodium située dans le cerveau. On a découvert que certaines altérations (mutations) empêchent les pompes à sodium de fonctionner correctement. On pense alors que le développement des migraines est en partie dû au fait que ces pompes fonctionnent moins bien. Il est important de bien connaître la fonction de ces pompes car cela permet de comprendre des mécanismes pouvant conduire à certaines maladies, comme les migraines. En biologie, la fonction d'une protéine est étudiée à travers sa structure. C'est pourquoi l'objectif de cette thèse a été d'étudier la structure de la Na,K-ATPase afin de mieux comprendre son mécanisme d'action.

Proof of concept for microarray-based detection of DNA-binding oncogenes in cell extracts.

The function of DNA-binding proteins is controlled not just by their abundance, but mainly at the level of their activity in terms of their interactions with DNA and protein targets. Moreover, the affinity of such transcription factors to their target sequences is often controlled by co-factors and/or modifications that are not easily assessed from biological samples. Here, we describe a scalable method for monitoring protein-DNA interactions on a microarray surface. This approach was designed to determine the DNA-binding activity of proteins in crude cell extracts, complementing conventional expression profiling arrays. Enzymatic labeling of DNA enables direct normalization of the protein binding to the microarray, allowing the estimation of relative binding affinities. Using DNA sequences covering a range of affinities, we show that the new microarray-based method yields binding strength estimates similar to low-throughput gel mobility-shift assays. The microarray is also of high sensitivity, as it allows the detection of a rare DNA-binding protein from breast cancer cells, the human tumor suppressor AP-2. This approach thus mediates precise and robust assessment of the activity of DNA-binding proteins and takes present DNA-binding assays to a high throughput level.

Analysis of bioavailable arsenic in rice with whole cell living bioreporter bacteria.

A multiwell plate bioassay was developed using genetically modified bacteria (bioreporter cells) to detect inorganic arsenic extracted from rice. The bacterial cells expressed luciferase upon exposure to arsenite, the activity of which was detected by measurement of cellular bioluminescence. The bioreporter cells detected arsenic in all rice varieties tested, with averages of 0.02-0.15 microg of arsenite equivalent per gram of dry weight and a method detection limit of 6 ng of arsenite per gram of dry rice. This amounted to between approximately 20 and 90% of the total As content reported by chemical methods for the same sample and suggested that a major proportion of arsenic in rice is in the inorganic form. Calibrations of the bioassay with pure inorganic and organic arsenic forms showed that the bacterial cells react to arsenite with highest affinity, followed by arsenate (with 25% response relative to an equivalent arsenite concentration) and trimethylarsine oxide (at 10% relative response). A method for biocompatible arsenic extraction was elaborated, which most optimally consisted of (i) grinding rice to powder, (ii) mixing with an aqueous solution containing pancreatic enzymes, (iii) mechanical shearing, (iv) extraction in mild acid conditions and moderate heat, and (v) centrifugation and pH neutralization. Detection of mainly inorganic arsenic by the bacterial cells may have important advantages for toxicity assessment of rice consumption and would form a good complement to total chemical arsenic determination.

Identification of Ligands for the Tau Exon 10 Splicing Regulatory Element RNA Using Dynamic Combinatorial Chemistry

We describe the use of dynamic combinatorial chemistry (DCC) to identify ligands for the stem-loop structure located at the exon 10-5'-intron junction of Tau pre-mRNA, which is involved in the onset of several tauopathies including frontotemporal dementia with Parkinsonism linked to chromosome 17 (FTDP-17). A series of ligands that combine the small aminoglycoside neamine and heteroaromatic moieties (azaquinolone and two acridines) have been identified by using DCC. These compounds effectively bind the stem-loop RNA target (the concentration required for 50% RNA response (EC(50)): 2-58 μM), as determined by fluorescence titration experiments. Importantly, most of them are able to stabilize both the wild-type and the +3 and +14 mutated sequences associated with the development of FTDP-17 without producing a significant change in the overall structure of the RNA (as analyzed by circular dichroism (CD) spectroscopy), which is a key factor for recognition by the splicing regulatory machinery. A good correlation has been found between the affinity of the ligands for the target and their ability to stabilize the RNA secondary structure.

Régulation du canal à sodium épithélial par le sodim extracellulaire et développement d'un microsystème intégré pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes de "Xenopus laevis"

Résumé : La première partie de ce travail de thèse est consacrée au canal à sodium épithélial (ENaC), l'élément clé du transport transépithélial de Na+ dans le néphron distal, le colon et les voies aériennes. Ce canal est impliqué dans certaines formes génétiques d'hypo- et d'hypertension (PHA I, syndrome de Liddle), mais aussi, indirectement, dans la mucoviscidose. La réabsorption transépithéliale de Na+ est principalement régulée par des hormones (aldostérone, vasopressine), mais aussi directement par le Na+, via deux phénomènes distincts, la « feedback inhibition » et la « self-inhibition » (SI). Ce second phénomène est dépendant de la concentration de Na+ extracellulaire, et montre une cinétique rapide (constante de temps d'environ 3 s). Son rôle physiologique serait d'assurer l'homogénéité de la réabsorption de Na+ et d'empêcher que celle-ci soit excessive lorsque les concentrations de Na+ sont élevées. Différents éléments appuient l'hypothèse de la présence d'un site de détection de la concentration du Na+ extracellulaire sur ENaC, gouvernant la SI. L'objectif de ce premier projet est de démontrer l'existence du site de détection impliqué dans la SI et de déterminer ses propriétés physiologiques et sa localisation. Nous avons montré que les caractéristiques de la SI (en termes de sélectivité et affinité ionique) sont différentes des propriétés de conduction du canal. Ainsi, nos résultats confirment l'hypothèse de l'existence d'un site de détection du Na+ (responsable de la transmission de l'information au mécanisme de contrôle de l'ouverture du canal), différent du site de conduction. Par ailleurs, ce site présente une affinité basse et indépendante du voltage pour le Na+ et le Li+ extracellulaires. Le site semble donc être localisé dans le domaine extracellulaire, plutôt que transmembranaire, de la protéine. L'étape suivante consiste alors à localiser précisément le site sur le canal. Des études précédentes, ainsi que des résultats préliminaires récemment obtenus, mettent en avant le rôle dans la self-inhibition du premiers tiers des boucles extracellulaires des sous-unités α et γ du canal. Le second projet tire son origine des limitations de la méthode classique pour l'étude des canaux ioniques, après expression dans les ovocytes de Xenopus laevis, par la méthode du voltage-clamp à deux électrodes, en particulier les limitations dues à la lenteur des échanges de solutions. En outre, cette méthode souffre de nombreux désavantages (manipulations délicates et peu rapides, grands volumes de solution requis). Plusieurs systèmes améliorés ont été élaborés, mais aucun ne corrige tous les désavantages de la méthode classique Ainsi, l'objectif ici est le développement d'un système, pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes, présentant les caractéristiques suivantes : manipulation des cellules facilitée et réduite, volumes de solution de perfusion faibles et vitesse rapide d'échange de la perfusion. Un microsystème intégré sur une puce a été élaboré. Ces capacités de mesure ont été testées en utilisant des ovocytes exprimant ENaC. Des résultats similaires (courbes IV, courbes dose-réponse au benzamil) à ceux obtenus avec le système traditionnel ont été enregistrés avec le microsystème. Le temps d'échange de solution a été estimé à ~20 ms et des temps effectifs de changement ont été déterminés comme étant 8 fois plus court avec le nouveau système comparé au classique. Finalement, la SI a été étudiée et il apparaît que sa cinétique est 3 fois plus rapide que ce qui a été estimé précédemment avec le système traditionnel et son amplitude de 10 à 20 % plus importante. Le nouveau microsystème intégré apparaît donc comme adapté à la mesure électrophysiologique sur ovocytes de Xenopus, et possèdent des caractéristiques appropriées à l'étude de phénomènes à cinétique rapide, mais aussi à des applications de type « high throughput screening ». Summary : The first part of the thesis is related to the Epithelial Sodium Channel (ENaC), which is a key component of the transepithelial Na+ transport in the distal nephron, colon and airways. This channel is involved in hypo- and hypertensive syndrome (PHA I, Liddle syndrome), but also indirectly in cystic fibrosis. The transepithelial reabsorption of Na+ is mainly regulated by hormones (aldosterone, vasopressin), but also directly by Na+ itself, via two distinct phenomena, feedback inhibition and self-inhibition. This latter phenomenon is dependant on the extracellular Na+ concentration and has rapid kinetics (time constant of about 3 s). Its physiological role would be to prevent excessive Na+ reabsorption and ensure this reabsorption is homogenous. Several pieces of evidence enable to propose the hypothesis of an extracellular Na+ sensing site on ENaC, governing self-inhibition. The aim of this first project is to demonstrate the existence of the sensing site involved in self-inhibition and to determine its physiological properties and localization. We show self-inhibition characteristics (ionic selectivity and affinity) are different from the conducting properties of the channel. Our results support thus the hypothesis that the Na+ sensing site (responsible of the transmission of the information about the extracellular Na+ concentration to the channel gating mechanism), is different from the channel conduction site. Furthermore, the site has a low and voltage-insensitive affinity for extracellular Na+ or Li+. This site appears to be located in the extracellular domain rather than in the transmembrane part of the channel protein. The next step is then to precisely localize the site on the channel. Some previous studies and preliminary results we recently obtained highlight the role of the first third of the extracellular loop of the α and γ subunits of the channel in self-inhibition. The second project originates in the limitation of the classical two-electrode voltageclamp system classically used to study ion channels expressed in Xenopus /aevis oocytes, in particular limitations related to the slow solution exchange time. In addition, this technique undergoes several drawbacks (delicate manipulations, time consumption volumes). Several improved systems have been built up, but none corrected all these detriments. The aim of this second study is thus to develop a system for electrophysiological study on oocytes featuring an easy and reduced cell handling, small necessary perfusion volumes and fast fluidic exchange. This last feature establishes the link with the first project, as it should enable to improve the kinetics analysis of self-inhibition. A PDMS chip-based microsystem has been elaborated. Its electrophysiological measurement abilities have been tested using oocytes expressing ENaC. Similar measurements (IV curves of benzamil-sensitive currents, benzamil dose-response curves) have been obtained with this system, compared to the traditional one. The solution exchange time has been estimated at N20 ms and effective exchange times (on inward currents) have been determined as 8 times faster with the novel system compared to the classical one. Finally, self-inhibition has been studied and it appears its kinetics is 3 times faster and its amplitude 10 to 20 % higher than what has been previously estimated with the traditional system. The novel integrated microsystem appears therefore to be convenient for electrophysiological measurement on Xenopus oocytes, and displays features suitable for the study of fast kinetics phenomenon, but also high throughput screening applications. Résumé destiné large public : Le corps humain est composé d'organes, eux-mêmes constitués d'un très grand nombre de cellules. Chaque cellule possède une paroi appelée membrane cellulaire qui sépare l'intérieur de cette cellule (milieu intracellulaire) du liquide (milieu extracellulaire) dans lequel elle baigne. Le maintien de la composition stable de ce milieu extracellulaire est essentiel pour la survie des cellules et donc de l'organisme. Le sodium est un des composants majeurs du milieu extracellulaire, sa quantité dans celui-ci doit être particulièrement contrôlée. Le sodium joue en effet un rôle important : il conditionne le volume de ce liquide extracellulaire, donc, par la même, du sang. Ainsi, une grande quantité de sodium présente dans ce milieu va de paire avec une augmentation du volume sanguin, ce qui conduit l'organisme à souffrir d'hypertension. On se rend donc compte qu'il est très important de contrôler la quantité de sodium présente dans les différents liquides de l'organisme. Les apports de sodium dans l'organisme se font par l'alimentation, mais la quantité de sodium présente dans le liquide extracellulaire est contrôlée de manière très précise par le rein. Au niveau de cet organe, on appelle urine primaire le liquide résultant de la filtration du sang. Elle contient de nombreuses substances, des petites molécules, dont l'organisme a besoin (sodium, glucose...), qui sont ensuite récupérées dans l'organe. A la sortie du rein, l'urine finale ne contient plus que l'excédent de ces substances, ainsi que des déchets à éliminer. La récupération du sodium est plus ou moins importante, en fonction des ajustements à apporter à la quantité présente dans le liquide extracellulaire. Elle a lieu grâce à la présence de protéines, dans les membranes des cellules du rein, capables de le transporter et de le faire transiter de l'urine primaire vers le liquide extracellulaire, qui assurera ensuite sa distribution dans l'ensemble de l'organisme. Parmi ces protéines « transporteurs de sodium », nous nous intéressons à une protéine en particulier, appelée ENaC. Il a été montré qu'elle jouait un rôle important dans cette récupération de sodium, elle est en effet impliquée dans des maladies génétiques conduisant à l'hypo- ou à l'hypertension. De précédents travaux ont montré que lorsque le sodium est présent en faible quantité dans l'urine primaire, cette protéine permet d'en récupérer une très grande partie. A l'inverse, lorsque cette quantité de sodium dans l'urine primaire est importante, sa récupération par le biais d'ENaC est réduite. On parle alors d'autorégulation : la protéine elle-même est capable d'adapter son activité de transport en fonction des conditions. Ce phénomène d'autorégulation constitue a priori un mécanisme préventif visant à éviter une trop grande récupération de sodium, limitant ainsi les risques d'hypertension. La première partie de ce travail de thèse a ainsi consisté à clarifier le mécanisme d'autorégulation de la protéine ENaC. Ce phénomène se caractérise en particulier par sa grande vitesse, ce qui le rend difficile à étudier par les méthodes traditionnelles. Nous avons donc, dans une deuxième partie, développé un nouveau système permettant de mieux décrire et analyser cette « autorégulation » d'ENaC. Ce second projet a été mené en collaboration avec l'équipe de Martin Gijs de l'EPFL.

Development of an aggregation assay to screen FimH antagonists.

Alpha-D-mannopyranosides are potent FimH antagonists, which inhibit the adhesion of Escherichia coli to highly mannosylated uroplakin Ia on the urothelium and therefore offer an efficient therapeutic opportunity for the treatment and prevention of urinary tract infection. For the evaluation of the therapeutic potential of FimH antagonists, their effect on the disaggregation of E. coli from Candida albicans and guinea pig erythrocytes (GPE) was studied. The mannose-specific binding of E. coli to yeast cells and erythrocytes is mediated by type 1 pili and can be monitored by aggregometry. Maximal aggregation of C. albicans or GPE to E. coli is reached after 600 s. Then the FimH antagonist was added and disaggregation determined by light transmission over a period of 1400 s. A FimH-deleted mutant of E. coli, which does not induce any aggregation, was used in a control experiment. The activities of FimH antagonists are expressed as IC(50)s, the half maximal inhibitory concentration of the disaggregation potential. n-Heptyl alpha-D-mannopyranoside (1) was used as a reference compound and exhibits an IC(50) of 77.14 microM , whereas methyl alpha-D-mannopyranoside (2) does not lead to any disaggregation at concentrations up to 800 microM. o-Chloro-p-[N-(2-ethoxy-3,4-dioxocyclobut-1-enyl)amino]phenyl alpha-D-mannopyranoside (3) shows a 90-fold and 2-chloro-4-nitrophenyl alpha-D-mannopyranoside (4) a 6-fold increased affinity compared to 1. Finally, 4-nitrophenyl alpha-D-mannopyranoside (5) exhibits an activity similar to 1. As negative control, D-galactose (6) was used. The standardized aggregation assay generates concentration-dependent, reproducible data allowing the evaluation of FimH antagonists according to their potency to inhibit E. coli adherence and can therefore be employed to select candidates for experimental and clinical studies for treatment and prevention of urinary tract infections.

Characterization of PhlG, a hydrolase that specifically degrades the antifungal compound 2,4-diacetylphloroglucinol in the biocontrol agent Pseudomonas fluorescens CHA0.

The potent antimicrobial compound 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) is a major determinant of biocontrol activity of plant-beneficial Pseudomonas fluorescens CHA0 against root diseases caused by fungal pathogens. The DAPG biosynthetic locus harbors the phlG gene, the function of which has not been elucidated thus far. The phlG gene is located upstream of the phlACBD biosynthetic operon, between the phlF and phlH genes which encode pathway-specific regulators. In this study, we assigned a function to PhlG as a hydrolase specifically degrades DAPG to equimolar amounts of mildly toxic monoacetylphloroglucinol (MAPG) and acetate. DAPG added to cultures of a DAPG-negative DeltaphlA mutant of strain CHA0 was completely degraded, and MAPG was temporarily accumulated. In contrast, DAPG was not degraded in cultures of a DeltaphlA DeltaphlG double mutant. To confirm the enzymatic nature of PhlG in vitro, the protein was histidine tagged, overexpressed in Escherichia coli, and purified by affinity chromatography. Purified PhlG had a molecular mass of about 40 kDa and catalyzed the degradation of DAPG to MAPG. The enzyme had a kcat of 33 s(-1) and a Km of 140 microM at 30 degrees C and pH 7. The PhlG enzyme did not degrade other compounds with structures similar to DAPG, such as MAPG and triacetylphloroglucinol, suggesting strict substrate specificity. Interestingly, PhlG activity was strongly reduced by pyoluteorin, a further antifungal compound produced by the bacterium. Expression of phlG was not influenced by the substrate DAPG or the degradation product MAPG but was subject to positive control by the GacS/GacA two-component system and to negative control by the pathway-specific regulators PhlF and PhlH.

Intervention of carbonate components in petrogenesis of the pyroxene nephelinites from the Jbel Saghro (Anti-Atlas, Morocco)

The Jbel Saghro alkaline complex was emplaced close to the eastern edge of the Moroccan Anti-Atlas. Within the northern part, two types of nephelinite were recognized [Ibhi and Nachit, 1999 and lbhi, 2000]. The first type (olivine-rich nephelinite) constitutes the main volcanic mass south of the Bou Gafer granit (fig. 1), where the volcanism had been active at least during 2 Ma, between 9.6 and 7.5 +/- 0.1 Ma [Berrahma et al., 1993]. The second group outcrops in the north (Foum El Kouss). It consists of pyroxene nephelinites which are younger (2.9 +/- 0.1 Ma) [Berrahma et al., 1993], and bears carbonatitic xenoliths, melteigitic pyroxenites and metasomatised peridotite xenoliths. Geochemically, the pyroxene nephelinite is highly enriched in LILE compared with the first one. The mineralogical and geochemical characteristics may be explained by the incorporation of carbonatitic and melteigitic pyroxenite segregates of carbonatitic affinity.

Selectivity in the binding of psychotropic drugs to the variants of alpha-1 acid glycoprotein.

The S- and F-forms of alpha-1 acid glycoprotein (AAG) variants have been isolated by isoelectric focusing with immobilines from commercially available AAG. In equilibrium dialysis experiments using a multicompartmental system, a higher affinity for various basic drugs has been found with S- in comparison with F-AAG: Amitriptyline, nortriptyline, imipramine, desipramine, trimipramine, methadone, thioridazine, clomipramine, desmethylclomipramine, and maprotiline. The selectivity (binding to S- vs. F-AAG) is the most pronounced for methadone and the lowest for thioridazine, while it is absent for the acidic drug mephenytoin.