Rôle du transporteur de glucose GLUT2 dans les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans le contrôle de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire

Résumé Rôle du transporteur de glucose GLUT2 dans les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans le contrôle de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire. Les mécanismes centraux de glucodétection jouent un rôle majeur dans le contrôle de l'homéostasie glucidique. Ces senseurs régulent principalement la sécrétion des hormones contre-régulatrices, la prise alimentaire et la dépense énergétique. Cependant, la nature cellulaire et le fonctionnement moléculaire de ces mécanismes ne sont encore que partiellement élucidés. Dans cette étude, nous avons tout d'abord mis en évidence une suppression de la stimulation de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire en réponse à une injection intracérébroventriculaire (i.c.v.) de 2-déoxy-D-glucose (2-DG) chez les souris de fond génétique mixte et déficientes pour le gène glut2 (souris RIPG1xglut2-/-). De plus, chez ces souris, l'injection de 2-DG n'augmente pas l'activation neuronale dans l'hypothalamus et le complexe vagal dorsal. Nous avons ensuite montré que la ré-expression de GLUT2 dans les neurones des souris RIPG1xg1ut2-/- ne restaure pas la sécrétion du glucagon et la prise alimentaire en réponse à une injection i.c.v. de 2-DG. En revanche, l'injection de 2-DG réalisée chez les souris RIPG1xg1ut2-/- ré-exprimant le GLUT2 dans leurs astrocytes, stimule la sécrétion du glucagon et l'activation neuronale dans le complexe vagal dorsal mais n'augmente pas la prise alimentaire ni l'activation neuronale dans l'hypothalamus. L'ensemble de ces résultats démontre l'existence de différents mécanismes centraux de glucodétection dépendants de GLUT2. Les mécanismes régulant la sécrétion du glucagon sont dépendants de GLUT2 astrocytaire et pourraient être localisés dans le complexe vagal dorsal. L'implication des astrocytes dans ces mécanismes suggère un couplage fonctionnel entre les astrocytes et les neurones adjacents « sensibles au glucose ». Lors de cette étude, nous avons remarqué chez les souris RIPG1xg1ut2-/- de fond génétique pur C57B1/6, que seul le déclenchement de la prise alimentaire en réponse à l'injection i.p. ou i.c.v. de 2-DG est aboli. Ces données mettent en évidence que suivant le fond génétique de la souris, les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans la régulation de la sécrétion peuvent être indépendants de GLUT2. Summary. Role of transporter GLUT2 in central glucose sensing involved in the control of glucagon secretion and food intake. Central glucose sensors play an important role in the control of glucose homeostasis. These sensors regulate general physiological functions, including food intake, energy expenditure and hormones secretion. So far the cellular and molecular basis of central glucose detection are poorly understood. Hypoglycemia, or cellular glucoprivation by intraperitoneal injection of 2-deoxy¬glucose (2-DG) injection, elicit multiple glucoregulatory responses, in particular glucagon secretion and stimulation of feeding. We previously demonstrated that the normal glucagon response to insulin-induced hypoglycemia was suppressed in mice lacking GLUT2. This indicated the existence of extra-pancreatic, GLUT2-dependent, glucose sensors controllling glucagon secretion. Here, we have demonstrated that the normal glucagon and food intake responses to central glucoprivation, by intracerebroventricular (i.c.v.) injections of 2-DG, were suppressed in mice lacking GLUT2 (RIPG1xglut2-/- mice) indicating that GLUT2 plays a role in central glucose sensing units controlling secretion of glucagon and food intake. Whereas it is etablished that glucose responsive neurons change their firing rate in response to variations of glucose concentrations, the exact mechanism of glucose detection is not established. In particular, it has been suggested that astrocytic cells may be the primary site of glucose detection and that a signal is subsequently transmitted to neurons. To evaluate the respective role of glial and neuronal expression of GLUT2 in central glucodetection, we studied hypoglycemic and glucoprivic responses following cellular glucoprivation in RIPG1xglut2-/- mice reexpressing the transgenic GLUT2 specifially in their astrocytes (pGFAPG2xRIPG1xglut2-/- mice) or their neurons (pSynG2xRIPG1xglut2-/- mice). The increase of food intake after i.p. injection of 2-DG in control mice was not observed in the pGFAPG2xRIPG1xglut2-/- mice. Whereas a strong increase of glucagon secretion was observed in control and pGFAPG2xRIPG1xglut2-/- mice, not glucagonemic response was induced in pSynG2xRIPG1xglut2-/- mice. Our results show that GLUT2 reexpression in glial cells but not in neurons restored glucagon secretion and thus present a strong evidence that glucose detection and the control of glucagon secretion require a coupling between glial cells and neurons. Furthermore, these results show the existence of differents glucose sensors in CNS. Résumé tout public. Rôle du transporteur de glucose GLUT2 dans les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans le contrôle de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire. Chez les mammifères, en dépit des grandes variations dans l'apport et l'utilisation du glucose, la glycémie est maintenue à une valeur relativement constante d'environ 1 g/l. Cette régulation est principalement sous le contrôle de deux hormones produites par le pancréas l'insuline et le glucagon. A la suite d'un repas, la détection de l'élévation de la glycémie par le pancréas permet la libération pancréatique de l'insuline dans le sang. Cette hormone va alors permettre le stockage dans le foie du glucose sanguin en excès et diminuer ainsi la glycémie. Sans insuline, le glucose s'accumule dans le sang. On parle alors d'hyperglycémie chronique. Cette situation est caractéristique du diabète et augmente les risques de maladies cardiovasculaires. A l'inverse, lors d'un jeûne, la détection de la diminution de la glycémie par le cerveau permet le déclenchement de la prise alimentaire et stimule la sécrétion de glucagon par le pancréas. Le glucagon va alors permettre la libération dans le sang du glucose stocké par le foie. Les effets du glucagon et de la prise de nourriture augmentent ainsi les concentrations sanguines de glucose pour empêcher une diminution trop importante de la glycémie. Une hypoglycémie sévère peut entraîner un mauvais fonctionnement du cerveau allant jusqu'à des lésions cérébrales. Contrairement aux mécanismes pancréatiques de détection du glucose, les mécanismes de glucodétection du cerveau ne sont encore que partiellement élucidés. Dans le laboratoire, nous avons observé, chez les souris transgéniques n'exprimant plus le transporteur de glucose GLUT2, une suppression de la stimulation de la sécrétion du glucagon et du déclenchement de la prise alimentaire en réponse à une hypoglycémie, induite uniquement dans le cerveau. Dans le cerveau, le GLUT2 est principalement exprimé par les astrocytes, cellules gliales connues pour soutenir, nourrir et protéger les neurones. Nous avons alors ré-exprimé spécifiquement le GLUT2 dans les astrocytes des souris transgéniques et nous avons observé que seule la stimulation de la sécrétion du glucagon en réponse à l'hypoglycémie est restaurée. Ces résultats mettent en évidence que la sécrétion du glucagon et la prise alimentaire sont contrôlées par différents mécanismes centraux de glucodétection dépendants de GLUT2.

A study of the translational regulation exerted by some neuroactive substances on the expression of the monocarboxylate transporter MCT2 in cultured cortical neurons

Summary of the thesis Glucose has been considered the major, if not the exclusive, energy substrate for the brain. But under certain conditions other substrates, namely monocarboxylates (lactate, pyruvate, and ketone bodies), can contribute significantly to satisfy brain energy demands. These monocarboxylates need to be transported across the blood brain barrier as well as out of astrocytes into the extracellular space and taken up into neurons. It has been shown that monocarboxylates are transported by a family of proton-linked transporters called monocarboxylate transporters (MCTs). In the central nervous system, MCT2 is the predominant neuronal form and little is known about the regulation of its expression. The neurotransmitter noradrenaline (NA) was shown previously to enhance the expression of MCT2 in cultured cortical neurons via a translational mechanism. Here, we demonstrate that two other substances, namely, insulin and IGF-1 enhance MCT2 protein expression in cultured mouse cortical neurons in a time- and concentrationdependent manner without affecting MCT2 mRNA levels. This result confirmed that MCT2 protein expression is translationally regulated and extend the observation to different types of neuroactive substances. Then we sought to determine by which signaling pathway(s) NA, insulin and IGF-1 can induce MCT2 protein expression. First, we observed by Western blot that all three substances cause activation of the MAP kinase ERK as well as the kinase Akt via their phosphorylation. Moreover, the mTOR/S6K pathway which is known to play an important role in translation initiation regulation was also strongly stimulated by all three substances. Second, we sought to determine the implication of these signaling pathways on the NA-, insulin- and IGF-1-induced enhancement of MCT2 protein expression and used specific inhibitors of these signaling pathways. We observed that the Pia kinase and mTOR inhibitors LY294002 and rapamycin respectively, strongly prevent the enhancement. of MCT2 expression caused by either NA, insulin ar IGF-1. In contrast, the MEK inhibitor PD98059 and the p38 MAP kinase inhibitor SB202190 had only a slight effect on the enhancement of MCT2 expression in all three cases. These results suggest that NA, insulin and IGF-1 regulate MCT2 protein expression by a common mechanism most likely involving the Akt/PKB pathway and translational activation via mTOR. In conclusion, considering the roles of NA, insulin and IGF-1 in synaptic plasticity, the tight translational regulation of MCT2 expression by these substances may represent a common mechanism through which supply of potentiated synapses with nonglucose energy substrates can be adapted to the level of activity. Résumé du travail de thèse Le glucose représente le substrat énergétique majeur pour le cerveau. Cependant, dans certaines conditions physiologiques ou pathologiques, le cerveau a la capacité d'utiliser des substrats énergétiques appartenant à la classe des monocarboxylates (lactate, pyruvate et corps cétoniques) afin de satisfaire ses besoins énergétiques. Ces monocarboxylates doivent être transportés à travers la barrière hématoencéphalique mais aussi hors des astrocytes vers l'espace extracellulaire puis re-captés par les neurones. Leur transport est assuré par une famille de transporteurs spécifiques, protons-dépendants, appelés transporteurs aux monocarboxylates (MCTs). Dans le système nerveux central, les neurones expriment principalement l'isoforme MCT2 mais peu d'informations sont disponibles concernant la régulation de son expression. Il a été montré que le neurotransmetteur noradrénaline (NA) augmente l'expression de MCT2 dans les cultures de neurones corticaux de souris par le biais d'un mécanisme de régulation traductionnel. La présente étude nous a permis de démontrer que deux autres substances, l'insuline et 17GF-1, induisent une augmentation de la protéine MCT2 dans ces mêmes cultures selon un décours temporel et une gamme de concentrations particulière. Etonnamment, aucun changement n'a été observé concernant les niveaux d'ARNm de MCT2. Ce résultat .confirme que la protéine MCT2 est régulée de manière traductionnelle et révèle que différentes substances neuro-actives peuvent réguler l'expression de MCT2. Compte tenu de ces observations, nous avons voulu déterminer par quelle(s) voie(s) de signalisation la NA, l'insuline et l'IGF-1 exercent leur effet sur l'expression de MCT2. Dans un premier temps, nous avons pu observer par Western blot que ces trois substances activent la MAP kinase ERK ainsi que la kinase Akt via leur phasphorylation. De plus, la voie mTOR/S6K, connue pour son implication dans la régulation de l'initiation de la traduction est aussi fortement activée par ces trois substances. Dans un second temps, nous avons voulu déterminer I implication de chacune de ces voies de signalisation dans l'augmentation de l'expression de la protéine MCT2 observée après stimulation à la NA, à l'insuline et à l'IGF-1. Pour ce faire, nous avons utilisé des inhibiteurs spécifiques de chacune de ces voies. (Vous avons observé que les inhibiteurs des voies PI3 kinase et mTOR (LY294002 et rapamycin respectivement), prévenaient fortement l'augmentation de l'expression de MCT2 induite par la NA, l'insuline ou (IGF-1. A l'inverse, les inhibitions de la MAP kinase .kinase MEK ainsi que de la MAP kinase p38 (par l'utilisation des inhibiteurs spécifiques PD98059 et SB202190 respectivement) n'ont eu qu'un léger effet dans ces mêmes conditions. Ces résultats suggèrent que la NA, 'l'insuline et I~GF-1 régulent l'expression de la protéine MCT2 par un mécanisme commun impliquant probablement la voie Akt/PKB et l'activation de la traduction via mTOR. En conclusion, considérant l'implication de la NA, de l'insuline et de I`IGF-1 dans la plasticité synaptique, le contrôle traductionnel étroit exercé par ces substances sur l'expression de MCT2 pourrait être un moyen d'alimenter en substrats énergétiques autres que le glucose les synapses activées et également d'adapter l'approvisionnement en substrats énergétiques au niveau d'activité. Résumé « grand public » Le cerveau est un organe qui réalise des tâches complexes nécessitant un apport important en énergie. La principale source d'énergie du cerveau est le glucose. Bien que le cerveau ne représente que 2% de la masse corporelle, il consomme à lui seul plus de 25% du glucose et 20% de l'oxygène provenant de la circulation sanguine. La nécessité d'un tel apport en énergie réside dans la nature -même du fonctionnement des milliards de neurones qui utilisent des signaux électriques et chimiques pour communiquer entre eux. Hormis l'utilisation massive du glucose comme source d'énergie, le cerveau est capable de consommer d'autres substrats énergétiques dans certaines conditions physiologiques ou pathologiques. Les monocarboxylates (lactate, pyruvate et corps cétoniques) font partie de ces autres sources d'énergie. Contrairement au glucose, les monocarboxylates ne diffusent pas facilement de la circulation sanguine vers les neurones. Afin de pouvoir être consommés par les neurones, ils doivent être transportés par un système adapté. Ce sont des transporteurs appelés transporteurs aux monocarboxylates ou MCT qui permettent le passage de ces substrats énergétiques du sang vers les neurones. Le but de ce travail de thèse a été de comprendre comment est régulée l'expression de MCT2, l'un de ces transporteurs exprimé spécifiquement à la surface des neurones. Cette étude nous a permis de mettre en évidence que le neurotransmetteur noradrénaline ainsi que les hormones insuline et IGF-1 (insulinlike growth factor-1) sont capables d'induire une augmentation d'expression de MCT2 à la surface des neurones en culture. Nous avons ensuite voulu déterminer par quels mécanismes de signalisation ces substances agissent sur l'expression de MCT2. Nous avons pu observer que la surexpression de la protéine MCT2 est due à une augmentation d'activité traductionnelle (la traduction étant une des étapes qui permet la synthèse des protéines) induite par le biais d'une voie de signalisation particulière. En conclusion, lorsque la noradrénaline, l'insuline ou 17GF-1 agissent sur les neurones, la traduction de la protéine MCT2 est activée et on observe une augmentation de l'expression de MCT2. Ce mécanisme pourrait permettre d'augmenter l'apport énergétique au niveau des neurones en augmentant le nombre de transporteurs pour les substrats énergétiques que sont les monocarboxylates. D'un point de vue physiologique, cette régulation d'expression pourrait jouer un rôle primordial dans des situations d'apprentissage et de mémorisation. Sur le plan pathologique, cela pourrait permettre de prévenir les dommages causes aux neurones dans certains cas d'atteintes cérébrales.

Emergence of young human genes after a burst of retroposition in primates.

The origin of new genes through gene duplication is fundamental to the evolution of lineage- or species-specific phenotypic traits. In this report, we estimate the number of functional retrogenes on the lineage leading to humans generated by the high rate of retroposition (retroduplication) in primates. Extensive comparative sequencing and expression studies coupled with evolutionary analyses and simulations suggest that a significant proportion of recent retrocopies represent bona fide human genes. We estimate that at least one new retrogene per million years emerged on the human lineage during the past approximately 63 million years of primate evolution. Detailed analysis of a subset of the data shows that the majority of retrogenes are specifically expressed in testis, whereas their parental genes show broad expression patterns. Consistently, most retrogenes evolved functional roles in spermatogenesis. Proteins encoded by X chromosome-derived retrogenes were strongly preserved by purifying selection following the duplication event, supporting the view that they may act as functional autosomal substitutes during X-inactivation of late spermatogenesis genes. Also, some retrogenes acquired a new or more adapted function driven by positive selection. We conclude that retroduplication significantly contributed to the formation of recent human genes and that most new retrogenes were progressively recruited during primate evolution by natural and/or sexual selection to enhance male germline function.

Biochemical characterization of recombinant human telomerase

Résumé Les télomères sont les structures ADN-protéines des extrémités des chromosomes des eucaryotes. L'ADN télomérique est constitué de courtes séquences répétitives. L'intégrité des télomères est essentielle pour protéger les extrémités des chromosomes contre les systèmes de dégradations et pour les distinguer des cassures de l'ADN double brin. Parce que la machinerie de la réplication de l'ADN n'est pas capable de répliquer l'extrémité des chromosomes, les télomères raccourcissent au fur et à mesure des cycles de réplication. Dès que les télomères atteignent une longueur critique, leur structure protectrice est perdue. Cela induit un signal de dommage de l'ADN et l'arrêt du cycle cellulaire. Pour contrebalancer le raccourcissement des télomères, les cellules qui s'auto régénèrent, dont les cellules de la moelle osseuse, les lymphocytes activés et 80-90% des cellules cancéreuses, expriment la télomérase. C'est une ribonucléoprotéine qui a la capacité de synthétiser des séquences télomériques par transcription inverse d'une courte séquence contenue dans sa propre sous-unité ARN avec laquelle elle est associée. La télomérase humaine est une enzyme processive au niveau de l'addition des nucléotides et aussi des répétitions télomériques. La télomérase de levure et la télomérase humaine sont toutes deux dimériques et il a été montré que la télomérase humaine recombinante contient deux ARN qui coopèrent pour fonctionner ainsi que deux sous-unités catalytiques. Cependant, il n'a pas encore été montré quel est le rôle de la dimérisation dans l'activité de la télomérase. Afin d'élucider ce rôle, nous avons exprimé, reconstitué et purifié la télomérase humaine dimérique recombinante. Et pour étudier l'effet d'ARN mutants sur l'activité de la télomérase, nous avons développé une méthode pour reconstituer et enrichir en hétérodimères de télomérase. Les hétérodimères contiennent une sous-unité ARN sauvage et une sous-unité ARN mutée au niveau de la séquence de la matrice. Sur l'ARN muté nous avons introduit une étiquette aptamer ARN-S1 puis nous avons purifié la télomérase via l'etiquette Si. Nous avons montré que la dimérisation est essentielle pour l'activité de la télomérase. Nos données indiquent que chaque télomérase du dimère allonge leur substrat, l'ADN télomérique, indépendamment l'une de l'autre à chaque cycle d'élongation mais que l'addition itérative de répétitions télomériques nécessite une coopération entre les deux télomérases du dimère. Nous proposons donc un modèle dans lequel les deux télomérases du dimères se lient et allongent deux substrats télomères et que pendant l'élongation processive les deux enzymes subissent un changement de conformation de manière coordonnée, ce changement va permettre le repositionnement des substrats pour d'autres cycles d'additions de répétitions télomériques. Dyskeratosis congenita est une maladie mortelle due majoritairement au disfonctionnement de la moelle osseuse. Dans la forme autosomale de la maladie, l'ARN de la télomérase contient des mutations. En utilisant notre système de reconstitution, nous avons montré que ces ARN mutés, qui ont perdu leur activité enzymatique dans le cas d'un homodimère de mutants, sont dominant négatifs quand ils sont présents dans les hétérodimères sauvage/mutant. Cet effet trans-dominant négatif pourrait contribuer à la progression de la maladie. Abstract Telomeres are protein-DNA structures at the ends of linear eukaryotic chromosomes. The telomeric DNA consists of tandemly repeated sequences. Telomeric integrity is essential to protect chromosomal ends from nucleolytic degradation and to prevent their recognition as DNA double strand breaks. Due to the inability of the conventional DNA replication machinery to replicate terminal DNA stretches, telomeres shorten with continuous rounds of DNA replication. As soon as telomeres reach a critical length, their protective structure is lost and the deprotected telomeres will induce a DNA damage response leading to cell cycle arrest. To counteract telomere shortening, self-renewing cells, including bone marrow cells, activated lymphocytes and 80-90% of cancer cells express the cellular reverse transcriptase telomerase, which has the capacity to synthesize telomeric repeats by reverse transcription of a short template sequence encoded by its stably associated RNA subunit. Human telomerase is a processive enzyme for nucleotide as well as repeat addition. Both yeast and human telomerase are dimeric enzymes and recombinant human telomerase has been shown to contain two functionally cooperating RNAs and most probably also two protein subunits. However, it has remained unclear how dimerization may contribute to telomerase activity. To study the role of dimerization, we expressed, reconstituted and purified recombinant human telomerase. We also developed a new method to reconstitute and enrich for telomerase heterodimers containing wild-type (wt) and mutant telomerase RNA subunits. To this end we introduced an S1-RNA-aptamer tag into telomerase RNA and purified telomerase reconstituted with a mixture of untagged and tagged RNA via the S1-tag. Using this experimental system, we introduced template mutations in the tagged RNA subunit and examined the effect of mutant RNAs on wt telomerase activity in wt/mutant heterodimers. We obtained evidence that dimerization is essential for telomerase activity. Our data indicate that the two subunits elongate telomere substrates independently of each other during single rounds of elongation, but that iterative addition of telomeric repeats requires cooperation between the two subunits. We suggest a model, in which dimeric telomerases bind and elongate two telomere substrates and that the two subunits undergo coordinated conformational changes during processive elongation that enable repositioning the substrates for subsequent rounds of repeat addition. Dyskeratosis congenita is a multisystemic disease with bone marrow failure as the major cause of death. The autosomal form of this disease was found to harbor mutations in the telomerase RNA. Using our reconstitution system, we tested whether mutant dyskeratosis telomerase RNAs behaved in a dominant negative manner. We observed that dyskeratosis telomerase RNA mutants, which lacked enzymatic activity were dominant negative, when present in wt/ mutant heterodimers. The transdominant negative effect of these mutants may contribute to disease progression.

zyg-11and cul-2 promote the metaphase to anaphase transition and M phase exit of meiosis II and prevent polarity establishment in C.elegans

Résumé Les mécanismes qui coordonnent la progression du cycle cellulaire lors de la méiose avec les événements du développement embryonnaire précoce, y compris la formation des axes de polarité embryonnaire, sont peu compris. Dans le zygote du vers Caenorhabditis elegans, les premiers signes de polarité Antéro-Postérieur (A-P) embryonnaire apparaissent après que la méiose soit terminée. La nature des protéines et des mécanismes moléculaires qui cassent la symétrie du zygote n'est pas connue. Nous démontrons que zyg-11 et cul-2 promeuvent la transition métaphase - anaphase et la sortie de la phase M lors de la seconde division méiotique. Nos résultats indiquent que ZYG-11 agit comme unité recrutant le substrat d'une ligase E3 comprennant CUL-2. Nos résultats montrent aussi que le délai de sortie de la phase M dépend de l'accumulation de la Cyclin B, CYB-3. Nous démontrons que dans des embryons zyg-11(RNAi) ou cul-2(RNAi), une polarité inversée est établie lors du délai de méiosis II. Enfin nous montrons que les défauts de cycle cellulaire et ceux de polarité peuvent être séparés. De plus, nous faisons apparaitre que l'établissement d'une polarité inversée pendant le délai de méiose II des embryons zyg-11(RNAi), comme l'établissement de la A-P polarité des embryons sauvage ne semblent pas requérir les microtubules. Nous montrons également les premiers résultats d'un crible deux hybrides ainsi qu'un crible génomique qui vise à identifier des gènes dont l'inactivation augmente ou supprime les défauts de mutants pour le gène zyg-11, afin d'identifier les gènes qui intéragissent avec ZYG-11 pour assumer ses deux fonctions séparables. Par conséquent, nos trouvailles suggèrent un modèle selon lequel ZYG-11 est une sous-unité qui recrute les substrats d'une ligase E3 basée sur CUL-2 qui promeut la progression du cycle cellulaire et empêche l'établissement de la polarité pendant la méiose II, et où le centrosome agit comme la clé qui polarise l'embryon à la fin de la méiose. Summary The mechanisms that couple meiotic cell cycle progression to subsequent developmental events, including specification of embryonic axes, are poorly understood. In the one cell stage embryos of Caenorhabditis elegans, the first signs of Antero-Posterior (A-P) polarity appear after meiosis completion. A centrosome ¬derived component breaks symmetry of the embryo, but the molecular nature of this polarity signal is not known. We established that zyg-11 and cul-2 promote the metaphase to anaphase transition and M phase exit at meiosis II. Our results indicate that ZYG-11 acts as a substrate recruitment subunit of a CUL-2-based E3 ligase. Moreover, we find that the delayed meiosis II exit of embryos lacking zyg-11 is caused by accumulation of the B-type cyclin, CYB-3. We demonstrate that inverted A-P polarity is established during the meiosis II delay in zyg-11(RNAi) and cul¬2(RNAi) embryos. Importantly, we demonstrate that the polarity defects following zyg-11 or cul-2 inactivation can be uncoupled from the cell cycle defects. Furthermore, we found that microtubules appear dispensable for inverted polarity during the meiosis II delay in zyg-11(RNAi) embryos, as well as for A-P polarity during the first mitotic cell cycle in wild-type embryos. We also show the initial results from a comprehensive yeast two hybrid, as well as an RNAi-based functional genomic enhancer and suppressor screen, that may lead to identification of proteins that interact with zyg-11 to ensure the two functions. Our findings suggest a model in which ZYG-11 is a substrate recruitment subunit of an CUL-2-based E3 ligase that promotes cell cycle progression and prevents polarity establishment during meiosis II, and in which the centrosome acts as a cue to polarize the embryo along the AP axis after exit from the meiotic cell cycle.

Gender and weight shape brain dynamics during food viewing.

Hemodynamic imaging results have associated both gender and body weight to variation in brain responses to food-related information. However, the spatio-temporal brain dynamics of gender-related and weight-wise modulations in food discrimination still remain to be elucidated. We analyzed visual evoked potentials (VEPs) while normal-weighted men (n = 12) and women (n = 12) categorized photographs of energy-dense foods and non-food kitchen utensils. VEP analyses showed that food categorization is influenced by gender as early as 170 ms after image onset. Moreover, the female VEP pattern to food categorization co-varied with participants' body weight. Estimations of the neural generator activity over the time interval of VEP modulations (i.e. by means of a distributed linear inverse solution [LAURA]) revealed alterations in prefrontal and temporo-parietal source activity as a function of image category and participants' gender. However, only neural source activity for female responses during food viewing was negatively correlated with body-mass index (BMI) over the respective time interval. Women showed decreased neural source activity particularly in ventral prefrontal brain regions when viewing food, but not non-food objects, while no such associations were apparent in male responses to food and non-food viewing. Our study thus indicates that gender influences are already apparent during initial stages of food-related object categorization, with small variations in body weight modulating electrophysiological responses especially in women and in brain areas implicated in food reward valuation and intake control. These findings extend recent reports on prefrontal reward and control circuit responsiveness to food cues and the potential role of this reactivity pattern in the susceptibility to weight gain.

Evidence for an episodic model of protein sequence evolution.

The evolution of protein function appears to involve alternating periods of conservative evolution and of relatively rapid change. Evidence for such episodic evolution, consistent with some theoretical expectations, comes from the application of increasingly sophisticated models of evolution to large sequence datasets. We present here some of the recent methods to detect functional shifts, using amino acid or codon models. Both provide evidence for punctual shifts in patterns of amino acid conservation, including the fixation of key changes by positive selection. Although a link to gene duplication, a presumed source of functional changes, has been difficult to establish, this episodic model appears to apply to a wide variety of proteins and organisms.

La perception de la productivité dans l'industrie hôtelière de luxe : le cas de la Suisse romande

La perception de la productivité SUMMARY The main objective of this thesis is the perception of the productivity in the luxury hospitality industry. Despite a lot of efforts which were already made in the field of the production of goods, this concept (productivity) still remains to be defined in the services sector, more still, in that of the luxury hospitality industry. Since the object of this study is the perception of productivity, we decided to analyze the elements considered to be relevant by the top management in this field. Then, it seemed important to evaluate these same elements for the categories of middle-management and by the in-line employees. As perception is not static, it is dependent in an indirect way on its improvement and however also with the means of improvement. The assumption of our work evokes the possible relationship between productivity and its perception (P), (Q) quality and profitability (R). On this basis we built the P-Q-R model: R=F(P,Q) Finally, our research on this model enabled us to establish a mathematical relation between the three predetermined elements: fR=fP+fQ+c That means that the function efficiency of a process of services -(fR) is the sum of its quality function (intrinsic and extrinsic)-(fP) and of its productivity function - fQ (and the constant of regression "c"). To increase the profitability of the most significant manner, it is necessary to increase at the same time the productivity and quality. On the other hand, according to this formula but also according to the perception of the managers, with a constant profitability, either the productivity decreases in favor of the increase in quality, or the reverse. If the dimensions of the model influence positively or negatively the production process of services, then those wí11 influence in same manner our model (P, Q, R). We advance a point of view saying that profitability depends on the labor productivity which follows same dynamics than the perception of the productivity. The identification of the labor productivity as an essential element of successful management of the hotel is fundamental. The question which always remains in suspense is however the relevance of the concept "labor productivity" for the luxury hospitality industry. It was not proven an obvious correlation between this notion and the one of profitability. We still remain at the stage of perception. It results that one interesting way of future research will be the study of this correlation. As in any kind of luxury industry, the real added value does not consist in the volume produced or in the speed with which the product/service is carried out but in the creativity involved in their results. Let us note that the field of luxury is extremely related to the emotions and to the experience provided to the customers. La perception de la productivité... RÉSUME L'objectif principal de cette thèse est la perception de la productivité dans l'hôtellerie de luxe. Malgré tous les efforts qui ont déjà été faits dans le domaine de la production de biens, ce concept (productivité) reste encore à définir dans le secteur des services, plus encore, dans celui de l'hôtellerie de luxe. Étant donné que l'objet de l'étude est la perception de la productivité, nous avons décidé d'analyser les éléments jugés pertinents par les cadres dirigeants dans ce domaine. Puis, il nous a semblé important d'évaluer ces mêmes éléments pour les catégories de cadres moyens et par les employés in-line. Comme la perception n'est pas statique, elle est liée d'une manière indirecte à son amélioration et cependant également aux moyens d'amélioration. L'hypothèse de notre travail évoque la possible relation entre la productivité et sa perception (P), la qualité (Q) et la rentabilité (R). Sur cette base nous avons construit le modèle P-Q-R de départ R=f(P,Q) Finalement, notre recherche sur ce modèle nous a permis d'établir une relation mathématique entre les trois construits prédéterminés: fR=fP+fQ+c Cela signifie que la fonction rentabilité d'un processus de services -(fR) est la somme de sa fonction qualité (intrinsèque et extrinsèque)-fP et de sa fonction productivité -fQ (plus la constante de régression « c ») Pour augmenter la rentabilité de la manière la plus significative, il faut augmenter en même temps la productivité et la qualité. En revanche, selon cette formule mais selon aussi la perception des managers, à une rentabilité constante, soit la productivité diminue en faveur de l'augmentation de la qualité, soit l'inverse. Si les dimensions du modèle influencent positivement ou négativement le processus de production de services, alors celles-ci vont influencer de la même manière les construits de notre modèle (P, Q, R). Nous avançons un point de vue disant que la rentabilité dépend de la productivité du travail qui suit la même dynamique que la perception de la productivité. L'identification de la productivité du travail comme élément essentiel de gestion réussie de l'hôtel s'avère fondamentale. La question qui reste toujours en suspens est pourtant la pertinence de la notion «productivité du travail » pour l'industrie hôtelière de luxe. Il n'a pas été prouvé une corrélation évidente entre cette notion et celle de la profitabilité. Nous restons donc ici encore au stade de perception. Il en résulte que l'une des voies les plus intéressantes de recherche future sera l'étude de cette corrélation. Comme dans toute industrie de luxe, la vraie valeur ajoutée ne consiste pas toujours dans le volume produit, ni dans la vitesse avec laquelle le produit/service est réalisé, mais parfois dans la créativité emmagasinée dans ces résultats. Notons que le domaine de luxe est extrêmement lié aux émotions et à l'expérience fournie aux clients.

Interrogation of related clinical pan-azole-resistant Aspergillus fumigatus strains: G138C, Y431C, and G434C single nucleotide polymorphisms in cyp51A, upregulation of cyp51A, and integration and activation of transposon Atf1 in the cyp51A promoter.

Multiple Aspergillus fumigatus isolates from a patient with two aspergillomas complicating chronic pulmonary aspergillosis were pan-azole resistant. Microsatellite typing was identical for all isolates despite major phenotypic and some growth rate differences. Three different cyp51A mutations were found (G138C, Y431C, and G434C), of which the first two were demonstrated by heterologous expression in a hypersusceptible Saccharomyces cerevisiae strain to be at least partly responsible for elevated MICs. cyp51A and cyp51B gene duplication was excluded, but increased expression of cyp51A was demonstrated in three isolates selected for additional study (7-to 13-fold increases). In the isolate with the greatest cyp51A expression, an Aft1 transposon was found inserted 370 bp upstream of the start codon of the cyp51A gene, an integration location never previously demonstrated in Aspergillus. Two transcription start sites were identified at 49 and 136 bp upstream of the start codon. The role of the Aft1 transposon, if any, in modulating cyp51A expression remains to be established. Increased mRNA expression of the transporters AfuMDR1 and AfuMDR4 also was demonstrated in some isolates, which could contribute to azole resistance or simply represent a stress response. The diversity of confirmed and possible azole resistance mechanisms demonstrated in a single series of isogenic isolates is remarkable, indicating the ability of A. fumigatus to adapt in the clinical setting.

Large-scale analysis of orthologs and paralogs under covarion-like and constant-but-different models of amino acid evolution.

Functional divergence between homologous proteins is expected to affect amino acid sequences in two main ways, which can be considered as proxies of biochemical divergence: a "covarion-like" pattern of correlated changes in evolutionary rates, and switches in conserved residues ("conserved but different"). Although these patterns have been used in case studies, a large-scale analysis is needed to estimate their frequency and distribution. We use a phylogenomic framework of animal genes to answer three questions: 1) What is the prevalence of such patterns? 2) Can we link such patterns at the amino acid level with selection inferred at the codon level? 3) Are patterns different between paralogs and orthologs? We find that covarion-like patterns are more frequently detected than "constant but different," but that only the latter are correlated with signal for positive selection. Finally, there is no obvious difference in patterns between orthologs and paralogs.

A temporal hierarchy for conspecific vocalization discrimination in humans.

Introduction: Discrimination of species-specific vocalizations is fundamental for survival and social interactions. Its unique behavioral relevance has encouraged the identification of circumscribed brain regions exhibiting selective responses (Belin et al., 2004), while the role of network dynamics has received less attention. Those studies that have examined the brain dynamics of vocalization discrimination leave unresolved the timing and the inter-relationship between general categorization, attention, and speech-related processes (Levy et al., 2001, 2003; Charest et al., 2009). Given these discrepancies and the presence of several confounding factors, electrical neuroimaging analyses were applied to auditory evoked-potential (AEPs) to acoustically and psychophysically controlled non-verbal human and animal vocalizations. This revealed which region(s) exhibit voice-sensitive responses and in which sequence. Methods: Subjects (N=10) performed a living vs. man-made 'oddball' auditory discrimination task, such that on a given block of trials 'target' stimuli occurred 10% of the time. Stimuli were complex, meaningful sounds of 500ms duration. There were 120 different sound files in total, 60 of which represented sounds of living objects and 60 man-made objects. The stimuli that were the focus of the present investigation were restricted to those of living objects within blocks where no response was required. These stimuli were further sorted between human non-verbal vocalizations and animal vocalizations. They were also controlled in terms of their spectrograms and formant distributions. Continuous 64-channel EEG was acquired through Neuroscan Synamps referenced to the nose, band-pass filtered 0.05-200Hz, and digitized at 1000Hz. Peri-stimulus epochs of continuous EEG (-100ms to 900ms) were visually inspected for artifacts, 40Hz low-passed filtered and baseline corrected using the pre-stimulus period . Averages were computed from each subject separately. AEPs in response to animal and human vocalizations were analyzed with respect to differences of Global Field Power (GFP) and with respect to changes of the voltage configurations at the scalp (reviewed in Murray et al., 2008). The former provides a measure of the strength of the electric field irrespective of topographic differences; the latter identifies changes in spatial configurations of the underlying sources independently of the response strength. In addition, we utilized the local auto-regressive average distributed linear inverse solution (LAURA; Grave de Peralta Menendez et al., 2001) to visualize and statistically contrast the likely underlying sources of effects identified in the preceding analysis steps. Results: We found differential activity in response to human vocalizations over three periods in the post-stimulus interval, and this response was always stronger than that to animal vocalizations. The first differential response (169-219ms) was a consequence of a modulation in strength of a common brain network localized into the right superior temporal sulcus (STS; Brodmann's Area (BA) 22) and extending into the superior temporal gyrus (STG; BA 41). A second difference (291-357ms) also followed from strength modulations of a common network with statistical differences localized to the left inferior precentral and prefrontal gyrus (BA 6/45). These two first strength modulations correlated (Spearman's rho(8)=0.770; p=0.009) indicative of functional coupling between temporally segregated stages of vocalization discrimination. A third difference (389-667ms) followed from strength and topographic modulations and was localized to the left superior frontal gyrus (BA10) although this third difference did not reach our spatial criterion of 12 continuous voxels. Conclusions: We show that voice discrimination unfolds over multiple temporal stages, involving a wide network of brain regions. The initial stages of vocalization discrimination are based on modulations in response strength within a common brain network with no evidence for a voice-selective module. The latency of this effect parallels that of face discrimination (Bentin et al., 2007), supporting the possibility that voice and face processes can mutually inform one another. Putative underlying sources (localized in the right STS; BA 22) are consistent with prior hemodynamic imaging evidence in humans (Belin et al., 2004). Our effect over the 291-357ms post-stimulus period overlaps the 'voice-specific-response' reported by Levy et al. (Levy et al., 2001) and the estimated underlying sources (left BA6/45) were in agreement with previous findings in humans (Fecteau et al., 2005). These results challenge the idea that circumscribed and selective areas subserve con-specific vocalization processing.

Angiostrongylus cantonensis infection in molluscs in the municipality of São Gonçalo, a metropolitan area of Rio de Janeiro, Brazil: role of the invasive species Achatina fulica in parasite transmission dynamics

The aim of this study was to analyse the infection dynamics ofAngiostrongylus cantonensisin its possible intermediate hosts over two years in an urban area in the state of Rio de Janeiro where the presence ofA. cantonensis had been previously recorded in molluscs. Four of the seven mollusc species found in the study were exotic.Bradybaena similariswas the most abundant, followed byAchatina fulica, Streptaxissp., Subulina octona, Bulimulus tenuissimus, Sarasinula linguaeformisand Leptinaria unilamellata. Only A. fulicaand B. similariswere parasitised by A. cantonensis and both presented co-infection with other helminths. The prevalence of A. cantonensisin A. fulicawas more than 50% throughout the study. There was an inverse correlation between the population size ofA. fulicaand the prevalence of A. cantonensisand abundance of the latter was negatively related to rainfall. The overall prevalence of A. cantonensisin B. similariswas 24.6%. A. fulicawas the most important intermediary host of A. cantonensisin the studied area andB. similariswas secondary in importance for A. cantonensistransmission dynamics.

Comparative analysis of human and mouse expression data illuminates tissue-specific evolutionary patterns of miRNAs.

MicroRNAs (miRNAs) constitute an important class of gene regulators. While models have been proposed to explain their appearance and expansion, the validation of these models has been difficult due to the lack of comparative studies. Here, we analyze miRNA evolutionary patterns in two mammals, human and mouse, in relation to the age of miRNA families. In this comparative framework, we confirm some predictions of previously advanced models of miRNA evolution, e.g. that miRNAs arise more frequently de novo than by duplication, or that the number of protein-coding gene targeted by miRNAs decreases with evolutionary time. We also corroborate that miRNAs display an increase in expression level with evolutionary time, however we show that this relation is largely tissue-dependent, and especially low in embryonic or nervous tissues. We identify a bias of tag-sequencing techniques regarding the assessment of breadth of expression, leading us, contrary to predictions, to find more tissue-specific expression of older miRNAs. Together, our results refine the models used so far to depict the evolution of miRNA genes. They underline the role of tissue-specific selective forces on the evolution of miRNAs, as well as the potential co-evolution patterns between miRNAs and the protein-coding genes they target.

HIV-1 coreceptor usage and CXCR4-specific viral load predict clinical disease progression during combination antiretroviral therapy

Background: Although combination antiretroviral therapy (cART) dramatically reduces rates of AIDS and death, a minority of patients experience clinical disease progression during treatment. <p>Objective: To investigate whether detection of CXCR4(X4)-specific strains or quantification of X4-specific HIV-1 load predict clinical outcome. Methods: From the Swiss HIV Cohort Study, 96 participants who initiated cART yet subsequently progressed to AIDS or death were compared with 84 contemporaneous, treated nonprogressors. A sensitive heteroduplex tracking assay was developed to quantify plasma X4 and CCR5 variants and resolve HIV-1 load into coreceptor-specific components. Measurements were analyzed as cofactors of progression in multivariable Cox models adjusted for concurrent CD4 cell count and total viral load, applying inverse probability weights to adjust for sampling bias. Results: Patients with X4 variants at baseline displayed reduced CD4 cell responses compared with those without X4 strains (40 versus 82 cells/mu l; P= 0.012). The adjusted multivariable hazard ratio (HR) for clinical progression was 4.8 [95% confidence interval (Cl) 2.3-10.0] for those demonstrating X4 strains at baseline. The X4-specific HIV-1 load was a similarly independent predictor, with HR values of 3.7(95%Cl, 1.2-11.3) and 5.9 (95% Cl, 2.2-15.0) for baseline loads of 2.2-4.3 and > 4.3 log(10)copies/ml, respectively, compared with < 2.2 log(10)copies/ml. Conclusions: HIV-1 coreceptor usage and X4-specific viral loads strongly predicted disease progression during cART, independent of and in addition to CD4 cell count or total viral load. Detection and quantification of X4 strains promise to be clinically useful biomarkers to guide patient management and study HIV-1 pathogenesis.

Functional MRI Mapping of the Human Auditory Cortex

Mapping the human auditory cortex with standard functional imaging techniques is difficult because of its small size and angular position along the Sylvian fissure. As a result, the exact number and location of auditory cortex areas in the human remains unknown. In a first experiment, we measured the two largest tonotopic areas of primary auditory cortex (PAC, Al and R) using high-resolution functional MRI at 7 Tesla relative to the underlying anatomy of Heschl's gyrus (HG). The data reveals a clear anatomical- functional relationship that indicates the location of PAC across the range of common morphological variants of HG (single gyri, partial duplication and complete duplication). Human PAC tonotopic areas are oriented along an oblique posterior-to-anterior axis with mirror-symmetric frequency gradients perpendicular to HG, as in the macaque. In a second experiment, we tested whether these primary frequency-tuned units were modulated by selective attention to preferred vs. non-preferred sound frequencies in the dynamic manner needed to account for human listening abilities in noisy environments, such as cocktail parties or busy streets. We used a dual-stream selective attention experiment where subjects attended to one of two competing tonal streams presented simultaneously to different ears. Attention to low-frequency tones (250 Hz) enhanced neural responses within low-frequency-tuned voxels relative to high (4000 Hz), and vice versa when at-tention switched from high to low. Human PAC is able to tune into attended frequency channels and can switch frequencies on demand, like a radio. In a third experiment, we investigated repetition suppression effects to environmental sounds within primary and non-primary early-stage auditory areas, identified with the tonotopic mapping design. Repeated presentations of sounds from the same sources, as compared to different sources, gave repetition suppression effects within posterior and medial non-primary areas of the right hemisphere, reflecting their potential involvement in semantic representations. These three studies were conducted at 7 Tesla with high-resolution imaging. However, 7 Tesla scanners are, for the moment, not yet used for clinical diagnosis and mostly reside in institutions external to hospitals. Thus, hospital-based clinical functional and structural studies are mainly performed using lower field systems (1.5 or 3 Tesla). In a fourth experiment, we acquired tonotopic maps at 3 and 7 Tesla and evaluated the consistency of a tonotopic mapping paradigm between scanners. Mirror-symmetric gradients within PAC were highly similar at 7 and 3 Tesla across renderings at different spatial resolutions. We concluded that the tonotopic mapping paradigm is robust and suitable for definition of primary tonotopic areas, also at 3 Tesla. Finally, in a fifth study, we considered whether focal brain lesions alter tonotopic representations in the intact ipsi- and contralesional primary auditory cortex in three patients with hemispheric or cerebellar lesions, without and with auditory complaints. We found evidence for tonotopic reorganisation at the level of the primary auditory cortex in cases of brain lesions independently of auditory complaints. Overall, these results reflect a certain degree of plasticity within primary auditory cortex in different populations of subjects, assessed at different field strengths. - La cartographie du cortex auditif chez l'humain est difficile à réaliser avec des techniques d'imagerie fonctionnelle standard, étant donné sa petite taille et position angulaire le long de la fissure sylvienne. En conséquence, le nombre et l'emplacement exacts des différentes aires du cortex auditif restent inconnus chez l'homme. Lors d'une première expérience, nous avons mesuré, avec de l'imagerie par résonance magnétique à haute intensité (IRMf à 7 Tesla) chez des sujets humains sains, deux larges aires au sein du cortex auditif primaire (PAC; Al et R) avec une représentation spécifique des fréquences pures préférées - ou tonotopie. Nos résultats ont démontré une relation anatomico- fonctionnelle qui définit clairement la position du PAC à travers toutes les variantes du gyrus d'Heschl's (HG). Les aires tonotopiques du PAC humain sont orientées le long d'un axe postéro-antérieur oblique avec des gradients de fréquences spécifiques perpendiculaires à HG, d'une manière similaire à celles mesurées chez le singe. Dans une deuxième expérience, nous avons testé si ces aires primaires pouvaient être modulées, de façon dynamique, par une attention sélective pour des fréquences préférées par rapport à celles non-préférées. Cette modulation est primordiale lors d'interactions sociales chez l'humain en présence de bruits distracteurs tels que d'autres discussions ou un environnement sonore nuisible (comme par exemple, dans la circulation routière). Dans cette étude, nous avons utilisé une expérience d'attention sélective où le sujet devait être attentif à une des deux voies sonores présentées simultanément à chaque oreille. Lorsque le sujet portait était attentif aux sons de basses fréquences (250 Hz), la réponse neuronale relative à ces fréquences augmentait par rapport à celle des hautes fréquences (4000 Hz), et vice versa lorsque l'attention passait des hautes aux basses fréquences. De ce fait, nous pouvons dire que PAC est capable de focaliser sur la fréquence attendue et de changer de canal selon la demande, comme une radio. Lors d'une troisième expérience, nous avons étudié les effets de suppression due à la répétition de sons environnementaux dans les aires auditives primaires et non-primaires, d'abord identifiées via le protocole de la première étude. La présentation répétée de sons provenant de la même source sonore, par rapport à de sons de différentes sources sonores, a induit un effet de suppression dans les aires postérieures et médiales auditives non-primaires de l'hémisphère droite, reflétant une implication de ces aires dans la représentation de la catégorie sémantique. Ces trois études ont été réalisées avec de l'imagerie à haute résolution à 7 Tesla. Cependant, les scanners 7 Tesla ne sont pour le moment utilisés que pour de la recherche fondamentale, principalement dans des institutions externes, parfois proches du patient mais pas directement à son chevet. L'imagerie fonctionnelle et structurelle clinique se fait actuellement principalement avec des infrastructures cliniques à 1.5 ou 3 Tesla. Dans le cadre dune quatrième expérience, nous avons avons évalués la cohérence du paradigme de cartographie tonotopique à travers différents scanners (3 et 7 Tesla) chez les mêmes sujets. Nos résultats démontrent des gradients de fréquences définissant PAC très similaires à 3 et 7 Tesla. De ce fait, notre paradigme de définition des aires primaires auditives est robuste et applicable cliniquement. Finalement, nous avons évalués l'impact de lésions focales sur les représentations tonotopiques des aires auditives primaires des hémisphères intactes contralésionales et ipsilésionales chez trois patients avec des lésions hémisphériques ou cérébélleuses avec ou sans plaintes auditives. Nous avons trouvé l'évidence d'une certaine réorganisation des représentations topographiques au niveau de PAC dans le cas de lésions cérébrales indépendamment des plaintes auditives. En conclusion, nos résultats démontrent une certaine plasticité du cortex auditif primaire avec différentes populations de sujets et différents champs magnétiques.