Microtubule-associated protein 1B binds glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase.

Microtubule-associated protein 1B, MAP1B, is a major cytoskeletal protein during brain development and one of the largest brain MAPs associated with microtubules and microfilaments. Here, we identified several proteins that bind to MAP1B via immunoprecipitation with a MAP1B-specific antibody, by one and two-dimensional gel electrophoresis and subsequent mass spectrometry identification of precipitated proteins. In addition to tubulin and actin, a variety of proteins were identified. Among these proteins were glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), heat shock protein 8, dihydropyrimidinase related proteins 2 and 3, protein-L-isoaspartate O-methyltransferase, beta-spectrin, and clathrin protein MKIAA0034, linking either directly or indirectly to MAP1B. In particular, GAPDH, a key glycolytic enzyme, was bound in large quantity to the heavy chain of MAP1B in adult brain tissue. In vitro binding studies confirmed a direct binding of GAPDH to MAP1B. In PC12 cells, GAPDH was found in cytoplasm and nuclei and partially co-localized with MAP1B. It disappeared from the cytoplasm under oxidative stress or after a disruption of cytoskeletal elements after colcemid or cytochalasin exposure. GAPDH may be essential in the local energy provision of cytoskeletal structures and MAP1B may help to keep this key enzyme close to the cytoskeleton.

Age-related changes in the bimanual advantage and in brain oscillatory activity during tapping movements suggest a decline in processing sensory reafference

Deficits in the processing of sensory reafferences have been suggested as accounting for age-related decline in motor coordination. Whether sensory reafferences are accurately processed can be assessed based on the bimanual advantage in tapping: because of tapping with an additional hand increases kinesthetic reafferences, bimanual tapping is characterized by a reduced inter-tap interval variability than unimanual tapping. A suppression of the bimanual advantage would thus indicate a deficit in sensory reafference. We tested whether elderly indeed show a reduced bimanual advantage by measuring unimanual (UM) and bimanual (BM) self-paced tapping performance in groups of young (n = 29) and old (n = 27) healthy adults. Electroencephalogram was recorded to assess the underlying patterns of oscillatory activity, a neurophysiological mechanism advanced to support the integration of sensory reafferences. Behaviorally, there was a significant interaction between the factors tapping condition and age group at the level of the inter-tap interval variability, driven by a lower variability in BM than UM tapping in the young, but not in the elderly group. This result indicates that in self-paced tapping, the bimanual advantage is absent in elderly. Electrophysiological results revealed an interaction between tapping condition and age group on low beta band (14âeuro"20 Hz) activity. Beta activity varied depending on the tapping condition in the elderly but not in the young group. Source estimations localized this effect within left superior parietal and left occipital areas. We interpret our results in terms of engagement of different mechanisms in the elderly depending on the tapping mode: a âeuro~kinestheticâeuro? mechanism for UM and a âeuro~visual imageryâeuro? mechanism for BM tapping movement.

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The hematopoietic stem cell (HSC) is probably the best characterized somatic stem cell and is still the only one regularly used in clinical practice. Nevertheless, expansion of HSCs in vitro has been surprisingly unsuccessful, limiting their full therapeutic potential. During homeostasis, the vast majority of HSCs are found in the bone marrow (BM) localized to specific microenvironments called stem cell "niches." Over the last few years our knowledge of cellular niche components and the signaling molecules that coordinate the crosstalk between HSCs and niche cells has dramatically increased. Here we review the two main niche types found in the BM: the endosteal and the vascular niches, and provide an overview of the different signaling and cell adhesion molecules that form the HSC-niche synapse. Signals from BM niches not only control HSC dormancy, but also regulate the balance between self-renewal and differentiation. In the future, successful expansion of HSCs for therapeutic use will require three-dimensional reconstruction of a stem cell-niche unit.

HDR brachytherapy boost and external radiotherapy for unfavorable prostate cancer patients

Purpose/Objective: To evaluate the outcome of prostate cancer patients treated with a combination of HDR Brachytherapy boost (HDR-BT) and 3D conformal external pelvic radiotherapy (EBRT) in a dose escalation study. Materials and Methods: 162 patients were followed between November 2004 and December 2010 . Two different dose escalation groups were done: group 1 (n= 92), 1 fraction HDR boost (9-10 Gy ) followed by EBRT (60 Gy in 6 weeks) - BED: 203-216 Gy and group 2 (n=70): 2 fraction HDR boost (18-19 Gy), 6 hours interval between fractions, followed by EBRT (46 Gy in 4.5 weeks) - BED: 233.3 -247 Gy; 116 pts (71.6%) received concomitant androgen deprivation. Patients were classified according to the MSKCC criteria into high (N=137) and intermediate (N=25) risk. Phoenix biochemical failure definition was used. Toxicity was scored by Radiation Morbidity Scoring Criteria (RTOG) Results: The mean follow-up was 41 (range 7-84) months. The 7- years cancer-specific and overall survival was 100% an 92%, respectively. The 7 years actuarial biochemical control rate was 89% and 100% for group 1 and 2, respectively. One patient from group 1 and two patients from group 2 never reached a low nadir. Two patients developed distant metastases 12 and 16 months after the treatment. In a multivariate Cox-regression analysis neither treatment nor risk group (intermediate vs. high risk) were associated with increased risk for biochemical failure. The RTOG grade 3 genitourinary early toxicity was 1.0% and 8.5% while gastrointestinal/genitourinary late toxicity was 7.6% and 1.4% for group 1 and 2, respectively Conclusions: HDR BT boost followed by EBRT appears to be a safe, feasible and effective treatment for patients with unfavorable localized prostate cancer. This study shows a beneficial effect on biochemical control in group 2 pts, however without statistical significance. Higher radiation doses (BED 233.3-247 Gy) do not seem to carry extra toxicity.

Performance of Randomly Oriented, Fiber-Reinforced Roadway Soils, HR-211, 1982

Several primary techniques have been developed through which soil aggregate road material properties may be improved. Such techniques basically involve a mechanism of creating a continuous matrix system of soil and/or aggregate particles, interlocked through the use of some additive such as portland cement, lime, or bituminous products. Details by which soils are stabilized vary greatly, but they are dependent on the type of stabilizing agent and nature of the soil, though the overall approach to stabilization has the common feature that improvement is achieved by some mechanism(s) forcing individual particles to adhere to one another. This process creates a more rigid material, most often capable of resisting the influx of water during freezing, loss of strength due to high moisture content and particle dispersion during thawing, and loss of strength due to migration of fines and/or water by capillarity and pumping. The study reported herein, took a new and relatively different approach to strengthening of soils, i.e., improvement of roadway soils and/or soil-aggregate materials by structural reinforcement with randomly oriented fibers. The purpose of the study was to conduct a laboratory and field investigation into the potential of improving (a) soil-aggregate surfaced and subgrade materials, including those that are frost-prone and/or highly moisture susceptible, and (b) localized base course materials, by uniting such materials through fibrous reinforcement. The envisioned objective of the project was the development of a simple construction technique(s) that could be (a) applied on a selective basis to specific areas having a history of poor performance, or (b) used for improvement of potential base materials prior to surfacing. Little background information on such purpose and objective was available. Though the envisioned process had similarities to fibrous reinforced concrete, and to fibrous reinforced resin composites, the process was devoid of a cementitious binder matrix and thus highly dependent on the cohesive and frictional interlocking processes of a soil and/or aggregate with the fibrous reinforcement; a condition not unlike the introduction of reinforcing bars into a concrete sand/aggregate mixture without benefit of portland cement. Thus the study was also directed to answering some fundamental questions: (1) would the technique work; (2) what type or types of fibers are effective; (3) are workable fibers commercially available; and (4) can such fibers be effectively incorporated with conventional construction equipment, and employed in practical field applications? The approach to obtaining answers to these questions, was guided by the philosophy that an understanding of basic fundamentals was essential to developing a body of engineering knowledge, that would serve as the basis for eventual development of design procedures with fibrous products for the applications previously noted.

Characterization of cytoplasmic antiviral signaling pathways

Summary Multicellular organisms have evolved the immune system to protect from pathogen such as viruses, bacteria, fungi or parasites. Detection of invading pathogens by the host innate immune system is crucial for mounting protective responses and depends on the recognition of microbial components by specific receptors. The results presented in this manuscript focus on the signaling pathways involved in the detection of viral infection by the sensing of viral nucleic acids. First, we describe a new regulatory mechanism controlling RNA-sensing antiviral pathways. Our results indicate that TRIF and Cardif, the crucial adaptor proteins for endosomal and cytoplasmic RNA detection signaling pathway, are processed and inactivated by caspases. The second aspect investigated here involves a signaling pathway triggered upon cytosolic DNA sensing. The interferon inducible protein DAI was recently described as a DNA sensor able to induce the activation of IRFs and NF-κΒ transcription factors leading to type I interferon production. Here we identify two RIP homotypic interaction motifs (RHIMs) in DAI and demonstrate that they mediate the recruitment of RIP1 and RIP3 and the subsequent NF-κΒ activation. Moreover, we observed that the mouse cytomegalovirus RHIM- containing protein M45 has the potential to block this signaling cascade by interfering with the formation of the DAI-RIP1/3 signaling complex. Finally, we report the generation and the initial characterization of NLRX1-deficient mice. NLRX1 is a member of the NOD-like receptor family localized to the mitochondria. The function of NLRX1 is still controversial: one study proposed that NLRX1 acts as an inhibitor of the RIG-like receptor (RLR) antiviral pathway by binding the adaptor protein Cardif, whereas another report implicated NLRX1 in the generation of reactive oxygen species (ROS) and the amplification of NF-κΒ and JNK triggered by TNF-α, poly(I:C) or Shigella infection. Collectively, our results indicate that NLRX1-deficiency does not affect RLR signaling nor TNF-α induced responses. Proteomics analysis identified UQCRC2, a subunit of the complex III of the mitochondrial respiratory chain, as a NLRX1 binding partner. This observation might reveal a possible functional link between NLRX1 and mitochondrial respiration and/or ROS generation. Résumé Au cours de l'évolution, les organismes multicellulaires ont développé le système immunitaire afin de se protéger contre les pathogènes. Une étape cruciale pour le déclenchement des réponses protectrices est la reconnaissance par les cellules du système immunitaire de molécules propres aux microbes grâce à des récepteurs spécifiques. Les résultats présentés dans cette thèse décrivent des nouveaux aspects concernant les voies de signalisation impliquées dans la détection des virus. Le premier projet décrit un mécanisme de régulation des voies activées par la détection d'ARN virale. Nos résultats montrent que TRIF et Cardif, des protéines adaptatrices des voies déclenchées par la reconnaissance de ces acides nucléiques au niveau des endosomes et du cytoplasme, sont clivés et inactivés par les caspases. Le projet suivant de notre recherche concerne une voie de signalisation activée par la détection d'ADN au niveau du cytoplasme. La protéine DAI a été récemment décrite comme un senseur pour cet ADN capable d'activer les facteurs de transcription IRF et NF-κΒ et d'induire ainsi la production des interférons de type I. Ici on démontre que DAI interagit avec RIP1 et RIP3 par le biais de domaines appelés RHIM et que ce complexe est responsable de l'activation de NF-κΒ. On a aussi identifié une protéine du cytomégalovirus de la souris, M45, qui contient ce même domaine et on a pu démontrer qu'elle a la capacité d'interférer avec la formation du complexe entre DAI et RIP1/RIP3 bloquant ainsi l'activation de NF-κΒ. Enfin on décrit ici la génération de souris déficientes pour le gène qui code pour la protéine NLRX1. Cette protéine fait partie de la famille des récepteurs NOD et est localisée dans la mitochondrie. Une étude a suggéré que NLRX1 agit comme un inhibiteur des voies antivirales activées par les récepteurs du type RIG-I (RLR) en interagissant avec la protéine adaptatrice Cardif. Une autre étude propose par contre que NLRX1 participe à la production des dérivés réactifs de l'oxygène et contribue ainsi à augmenter l'activation de NF- κΒ et JNK induite par le TNF-α ou le poly(I:C). Nos résultats montrent que l'absence de NLRX1 ne modifie ni la voie de signalisation RLR ni les réponses induites par le TNF-α. Des analyses ultérieures ont permis d'identifier comme partenaire d'interaction de NLRX1 la protéine UQCRC2, une des sous-unités qui composent le complexe III de la chaîne respiratoire mitochondriale. Cette observation pourrait indiquer un lien fonctionnel entre NLRX1 et la respiration mitochondriale ou la production des dérivés réactifs de l'oxygène au niveau de cette organelle.

Low-cost microprocessed instrument for evaluating soil temperature profile

This paper describes a low-cost microprocessed instrument for in situ evaluating soil temperature profile ranging from -20.0°C to 99.9°C, and recording soil temperature data at eight depths from 2 to 128 cm. Of great importance in agriculture, soil temperature affects plant growth directly, and nutrient uptake as well as indirectly in soil water and gas flow, soil structure and nutrient availability. The developed instrument has potential applications in the soil science, when temperature monitoring is required. Results show that the instrument with its individual sensors guarantees ±0.25°C accuracy and 0.1°C resolution, making possible localized management changes within decision support systems. The instrument, based on complementary metal oxide semiconductor devices as well as thermocouples, operates in either automatic or non-automatic mode.

Tumor-host interactions Part 1: Stromal signatures of breast and prostate cancer Part 2: GLG1 and the control of the secretory pathway in tumor cells

Tumor-host interaction is a key determinant during cancer progression, from primary tumor growth to metastatic dissemination. At each step, tumor cells have to adapt to and subvert different types of microenvironment, leading to major phenotypic and genotypic alterations that affect both tumor and surrounding stromal compartments. Understanding the molecular mechanisms that govern tumor-host interplay may be essential for better comprehension of tumorigenesis in an effort to improve current anti-cancer therapies. The present work is composed of two projects that address tumor-host interactions from two different perspectives, the first focusing on the characterization of tumor-associated stroma and the second on membrane trafficking in tumor cells. Part 1. To selectively address stromal gene expression changes during cancer progression, oligonucleotide-based Affymetrix microarray technology was used to analyze the transcriptomes of laser-microdissected stromal cells derived from invasive human breast and prostate carcinoma. Comparison showed that invasive breast and prostate cancer elicit distinct, tumor-specific stromal responses, with a limited panel of shared induced and/or repressed genes. Both breast and prostate tumor-specific deregulated stromal gene sets displayed statistically significant survival-predictive ability for their respective tumor type. By contrast, a stromal gene signature common to both tumor types did not display prognostic value, although expression of two individual genes within this common signature was found to be associated with patient survival. Part 2. GLG1 is known as an E-selectin ligand and an intracellular FGF receptor, depending on cell type and context. Immunohistochemical and immunofluorescence analyses showed that GLG1 is primarily localized in the Golgi of human tumor cells, a central location in the biosynthetic/secretory pathways. GLG1 has been shown to interact with and to recruit the ARF GEF BIGI to the Golgi membrane. Depletion of GLG1 or BIGI markedly reduced ARF3 membrane localization and activation, and altered the Golgi structure. Interestingly, these perturbations did not impair constitutive secretion in general, but rather seemed to impair secretion of a specific subset of proteins that includes MMP-9. Thus, GLG1 coordinates ARF3 activation by recruiting BIGI to the Golgi membrane, thereby affecting secretion of specific molecules. - Les interactions tumeur-hôte constituent un élément essentiel à la progression tumorale, de la croissance de la tumeur primaire à la dissémination des métastases. A chaque étape, les cellules tumorales doivent s'adapter à différents types de microenvironnement et les détourner à leur propre avantage, donnant lieu à des altérations phénotypiques et génotypiques majeures qui affectent aussi bien la tumeur elle-même que le compartiment stromal environnant. L'étude des mécanismes moléculaires qui régissent les interactions tumeur-hôte constitue une étape essentielle pour une meilleure compréhension du processus de tumorigenèse dans le but d'améliorer les thérapies anti cancer existantes. Le travail présenté ici est composé de deux projets qui abordent la problématique des interactions tumeur-hôte selon différentes perspectives, le premier se concentrant sur la caractérisation du stroma tumoral et le second sur le trafic intracellulaire des cellules tumorales. Partie 1. Pour examiner les changements d'expression des gènes dans le stroma en réponse à la progression du cancer, des puces à ADN Affymetrix ont été utilisées afin d'analyser les transcriptomes des cellules stromales issues de carcinomes invasifs du sein et de la prostate et collectées par microdissection au laser. L'analyse comparative a montré que les cancers invasifs du sein et de la prostate provoquent des réponses stromales spécifiques à chaque type de tumeur, et présentent peu de gènes induits ou réprimés de façon similaire. L'ensemble des gènes dérégulés dans le stroma associé au cancer du sein, ou à celui de la prostate, présente une valeur pronostique pour les patients atteints d'un cancer du sein, respectivement de la prostate. En revanche, la signature stromale commune aux deux types de cancer n'a aucune valeur prédictive, malgré le fait que l'expression de deux gènes présents dans cette liste soit liée à la survie des patients. Partie 2. GLG1 est connu comme un ligand des sélectines E ainsi que comme récepteur intracellulaire pour des facteurs de croissances FGFs selon le type de cellule dans lequel il est exprimé. Des analyses immunohistochimiques et d'immunofluorescence ont montré que dans les cellules tumorales, GLG1 est principalement localisé au niveau de l'appareil de Golgi, une place centrale dans la voie biosynthétique et sécrétoire. Nous avons montré que GLG1 interagit avec la protéine BIGI et participe à son recrutement à la membrane du Golgi. L'absence de GLG1 ou de BIGI réduit drastiquement le pool d'ARF3 associé aux membranes ainsi que la quantité d'ARF3 activés, et modifie la structure de l'appareil de Golgi. Il est particulièrement intéressant de constater que ces perturbations n'ont pas d'effet sur la sécrétion constitutive en général, mais semblent plutôt affecter la sécrétion spécifique d'un sous-groupe défini de protéines comprenant MMP-9. GLG1 coordonne donc l'activation de ARF3 en recrutant BIGI à la membrane du Golgi, agissant par ce moyen sur la sécrétion de molécules spécifiques.

Vibration Study for Consolidation of Portland Cement Concrete, MLR-95-4, 1999

The Iowa Department of Transportation has noticed an increase in the occurrence of excessively vibrated portland cement concrete (PCC) pavements. The overconsolidation of PCC pavements can be observed in several sections of PCC highways across the state of Iowa. Also, excessive vibration is believed to be a factor in the premature deterioration of several pavements in Iowa. To address the problem of excessive vibration, a research project was conducted to document the vibratory practices of PCC slipform paving in Iowa and determine the effect of vibration on the air content of pavement. The primary factors studied were paver speed, vibrator frequency, and air content relative to the location of the vibrator. The study concluded that the Iowa Department of Transportation specification of 5000 and 8000 vibrations per minute (vpm) for slipform pavers is effective for normal paver speeds observed on the three test paving projects. Excessive vibration was clearly identified on one project where a vibrator frequency was found to be 12,000 vpm. When the paver speed was reduced to half the normal speed, hard air contents indicated that excessive vibration was beginning to occur in the localized area immediately surrounding the vibrator at a frequency of 8000 vpm. Analysis of variance testing indicated many variables and interactions to be significant at a 95% confidence level; however, the variables and interactions that were found to be significant varied from project to project. This affirms the complexity of the process for consolidating PCC.

Vibration Study for Consolidation of Portland Cement Concrete, Preprint, MLR-95-4, 1997

The Iowa Department of Transportation has discovered an increase in the occurrence of excessively vibrated portland cement concrete (PCC) pavements. The overconsolidation of PCC pavements has been observed in several projects across the state. Overconsolidation is also believed to be a factor in acceleration of premature deterioration of at least two pavement projects in Iowa. To address the problem, a research project in 1995 documented the vibratory practices of PCC slipform paving in Iowa in order to determine the effect of vibration on consolidation and air content of pavement. Paver speed, vibrator frequency, and air content relative to the location of the vibrator were studied. The study concluded that the Iowa Department of Transportation specification of 5,000 to 8,000 vibrations per minute (vpm) for slipform pavers is effective for normal paver speeds on the three projects that were examined. Excessive vibration was clearly identified on one project where a vibrator frequency of 12,000 vpm was discovered. When the paver speed was reduced to half the normal speed, hard air contents indicate that excessive vibration was beginning to occur in the localized area immediately surrounding the vibrator at a frequency of 8,000 vpm. The study also indicates that the radius of influence of the vibrators is smaller than has been claimed.

Urologie [Urology in 2010].

In 2010, therapeutic acquisitions in urology mainly allowed optimizing the management of benign prostatic hypertrophy, overactive bladder, localized and metastatic prostate and renal cancers.

Role of the epithelial sodium channel (ENaC) in the epidermal barrier function of the skin

Abstract In humans, the skin is the largest organ of the body, covering up to 2m2 and weighing up to 4kg in an average adult. Its function is to preserve the body from external insults and also to retain water inside. This barrier function termed epidermal permeability barrier (EPB) is localized in the functional part of the skin: the epidermis. For this, evolution has built a complex structure of cells and lipids sealing the surface, the stratum corneum. The formation of this structure is finely tuned since it is not only formed once at birth, but renewed all life long. This active process gives a high plasticity and reactivity to skin, but also leads to various pathologies. ENaC is a sodium channel extensively studied in organs like kidney and lung due to its importance in regulating sodium homeostasis and fluid volume. It is composed of three subunits α, ß and r which are forming sodium selective channel through the cell membrane. Its presence in the skin has been demonstrated, but little is known about its physiological role. Previous work has shown that αENaC knockout mice displayed an abnormal epidermis, suggesting a role in differentiation processes that might be implicated in the EPB. The principal aim of this thesis has been to study the consequences for EPB function in mice deficient for αENaC by molecular and physiological means and to investigate the underlying molecular mechanisms. Here, the barrier function of αENaC knockout pups is impaired. Apparently not immediately after birth (permeability test) but 24h later, when evident water loss differences appeared compared to wildtypes. Neither the structural proteins of the epithelium nor the tights junctions showed any obvious alterations. In contrary, stratum corneum lipid disorders are most likely responsible for the barrier defect, accompanied by an impairment of skin surface acidification. To analyze in details this EPB defect, several hypotheses have been proposed: reduced sensibility to calcium which is the key activator far epidermal formation, or modification of ENaC-mediated ion fluxes/currents inside the epidermis. The cellular localization of ENaC and the action in the skin of CAPl, a positive regulator of ENaC, have been also studied in details. In summary, this study clearly demonstrates that ENaC is a key player in the EPB maintenance, because αENaC knockout pups are not able to adapt to the new environment (ex utero) as efficiently as the wildtypes, most likely due to impaired of sodium handling inside the epidermis. Résumé Chez l'homme, la peau est le plus grand organe, couvrant presque 2m2 et pesant près de 4kg chez l'adulte. Sa fonction principale est de protéger l'organisme des agressions extérieures mais également de conserver l'eau à l'intérieur du corps. Cette fonction nommée barrière épithéliale est localisée dans la partie fonctionnelle de la peau : l'épiderme. A cette fin, l'évolution s'est dotée d'une structure complexe composée de cellules et de lipides recouvrant la surface, la couche cornée. Sa formation est finement régulée, car elle n'est pas seulement produite à la naissance mais constamment renouvelée tout au long de la vie, ce qui lui confère une grande plasticité mais ce qui est également la cause de nombreuses pathologies. ENaC est un canal sodique très étudié dans le rein et le poumon pour son importance dans la régulation de l'homéostasie sodique et la régulation du volume du milieu intérieur. Il est composé de 3 sous unités, α, ß et y qui forment un pore sélectif pour le sodium dans les membranes. Ce canal est présent dans la peau mais sa fonction n'y est pas connue. Des travaux précédents ont pu montrer que les souris dont le gène codant pour αENaC a été invalidé présentent un épiderme pathologique, suggérant un rôle dans la différentiation et pourrait même être impliqué dans la barrière épithéliale. Le but de cette thèse fut l'étude de la barrière dans ces souris knockouts avec des méthodes moléculaires et physiologiques et la caractérisation des mécanismes moléculaire impliqués. Dans ce travail, il a été montré que les souris mutantes présentaient un défaut de la barrière. Ce défaut n'est pas visible immédiatement à la naissance (test de perméabilité), mais 24h plus tard, lorsque les tests de perte d'eau transépithéliale montrent une différence évidente avec les animaux contrôles. Ni les protéines de structures ni les jonctions serrées de l'épiderme ne présentaient d'imperfections majeures. A l'inverse, les lipides de la couche cornée présentaient un problème de maturation (expliquant le phénotype de la barrière), certainement consécutif au défaut d'acidification à la surface de la peau que nous avons observé. D'autres mécanismes ont été explorées afin d'investiguer cette anomalie de la barrière, comme la réduction de sensibilité au calcium qui est le principal activateur de la formation de l'épiderme, ou la modification des flux d'ions entre les couches de l'épiderme. La localisation cellulaire d'ENaC, et l'action de son activateur CAPl ont également été étudiés en détails. En résumé, cette étude démontre clairement qu'ENaC est un acteur important dans la formation de la barrière épithéliale, car la peau des knockouts ne s'adapte pas aussi bien que celle des sauvages au nouvel environnement ex utero à cause de la fonction d'ENaC dans les mouvements de sodium au sein même de l'épiderme. Résumé tout public Chez l'homme, la peau est le plus grand organe, couvrant presque 2m2 et pesant près de 4kg chez l'adulte. Sa fonction principale est de protéger l'organisme des agressions extérieures mais également de conserver l'eau à l'intérieur du corps. Cette fonction nommée barrière épithéliale est localisée dans la partie fonctionnelle de la peau : l'épiderme. A cette fin, l'évolution s'est dotée d'une structure complexe composée de cellules et de lipides recouvrant la surface, la couche cornée. Sa formation est finement régulée, car elle n'est pas seulement produite à la naissance mais constamment renouvelée tout au long de la vie, ce qui lui confère une grande plasticité mais ce qui est également la cause de nombreuses maladies. ENaC est une protéine formant un canal qui permet le passage sélectif de l'ion sodium à travers la paroi des cellules. Il est très étudié dans le rein pour son importance dans la récupération du sel lors de la concentration de l'urine. Ce canal est présent dans la peau mais sa fonction n'y est pas connue. Des travaux précédents ont pu montrer que les souris où le gène codant pour αENaC a été invalidé présentent un épiderme pathologique, suggérant un rôle dans la peau et plus particulièrement la fonction de barrière de l'épiderme. Le but de cette thèse fut l'étude de la fonction de barrière dans ces souris mutantes, au niveau tissulaire et cellulaire. Dans ce travail, il a été montré que les souris mutantes présentaient une peau plus perméable que celle des animaux contrôles, grâce à une machine mesurant la perte d'eau à travers la peau. Ce défaut n'est visible que 24h après la naissance, mais nous avons pu montrer que les animaux mutants perdaient quasiment 2 fois plus d'eau que les contrôles. Au niveau moléculaire, nous avons pu montrer que ce défaut provenait d'un problème de maturation des lipides qui composent la barrière de la peau. Cette maturation est incomplète vraisemblablement à cause d'un défaut de mouvement des ions dans les couches les plus superficielles de l'épiderme, et cela à cause de l'absence du canal ENaC. En résumé, cette étude démontre clairement qu'ENaC est un acteur important dans la formation de la barrière épithéliale, car la peau des mutants ne s'adapte pas aussi bien que celle des sauvages au nouvel environnement ex utero à cause de la fonction d'ENaC dans les mouvements de sodium au sein même de l'épiderme.

Gene transfer of programmed death ligand-1.Ig prolongs cardiac allograft survival.

BACKGROUND: The CD28 homologue programmed death-1 (PD-1) and its ligands, PD-L1 and PD-L2 (which are homologous to B7), constitute an inhibitory pathway of T cell costimulation. The PD-1 pathway is of interest for immune-mediated diseases given that PD-1-deficient mice develop autoimmune diseases. We have evaluated the effect of local overexpression of a PD-L1.Ig fusion protein on cardiac allograft survival. METHODS: Adenovirus-mediated PD-L1.Ig gene transfer was performed in F344 rat donor hearts placed in the abdominal position in Lewis recipients. Inflammatory cell infiltrates in the grafts were assessed by immunohistochemistry. RESULTS: Allografts transduced with the PD-L1.Ig gene survived for longer periods of time compared with those receiving noncoding adenovirus or virus dilution buffer alone: median survival time (MST), 17 (range: 16-20) days vs. 11 (8-14) and 9 (8-13) days, respectively (P < 0.001). PD-L1.Ig gene transfer combined with a subtherapeutic regimen of cyclosporin A (CsA) was superior to CsA alone: MST, 25 (15-42) vs. 15 (13-19) days (P < 0.05). PD-L1.Ig gene transfer was associated with decreased numbers of CD4 cells and monocytes/macrophages infiltrating the graft (P < 0.05). CONCLUSIONS: Localized PD-L1.Ig expression in donor hearts attenuates acute allograft rejection in a rat model. The effect is additive to that of a subtherapeutic regimen of CsA. These results suggest that targeting of PD-1 by gene therapy may inhibit acute cardiac allograft rejection in vivo.

Selective ion changes during spontaneous mitochondrial transients in intact astrocytes.

The bioenergetic status of cells is tightly regulated by the activity of cytosolic enzymes and mitochondrial ATP production. To adapt their metabolism to cellular energy needs, mitochondria have been shown to exhibit changes in their ionic composition as the result of changes in cytosolic ion concentrations. Individual mitochondria also exhibit spontaneous changes in their electrical potential without altering those of neighboring mitochondria. We recently reported that individual mitochondria of intact astrocytes exhibit spontaneous transient increases in their Na(+) concentration. Here, we investigated whether the concentration of other ionic species were involved during mitochondrial transients. By combining fluorescence imaging methods, we performed a multiparameter study of spontaneous mitochondrial transients in intact resting astrocytes. We show that mitochondria exhibit coincident changes in their Na(+) concentration, electrical potential, matrix pH and mitochondrial reactive oxygen species production during a mitochondrial transient without involving detectable changes in their Ca(2+) concentration. Using widefield and total internal reflection fluorescence imaging, we found evidence for localized transient decreases in the free Mg(2+) concentration accompanying mitochondrial Na(+) spikes that could indicate an associated local and transient enrichment in the ATP concentration. Therefore, we propose a sequential model for mitochondrial transients involving a localized ATP microdomain that triggers a Na(+)-mediated mitochondrial depolarization, transiently enhancing the activity of the mitochondrial respiratory chain. Our work provides a model describing ionic changes that could support a bidirectional cytosol-to-mitochondria ionic communication.

Defining molecular components of symbiotic phosphate uptake in rice

Phosphate (Pi) acquisition of crops via arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis acquires increasing importance due to the limited rock Pi reserves and the demand for environmentally sustainable agriculture. However, the symbiotic Pi uptake machinery has not been characterized in any monocotyledonous plant species. Among these, rice is the primary staple food for more than half of the human population and thus central for future food security. However, the relevance of the AM symbiosis for rice Pi nutrition is presently unclear. Here, we show that 70% of the overall Pi acquired by rice is delivered via the symbiotic route. To better understand this pathway we combined genetic, molecular and physiological approaches to determine the specific functions of the two rice Pi transporters, PT11 and PT13, which are expressed only during AM symbiosis. The PT11 lineage of proteins is present in mono- and dicotyledons whereas PT13, while found across the Poaceae, is absent from dicotyledons. Surprisingly, mutations in either PT11 or PT13 affected fungal colonization and arbuscule formation demonstrating that both genes are essential for AM symbiosis between rice and Glomus intra.rad.ices. Importantly, for symbiotic Pi uptake, only PT11 is necessary and sufficient. We found that mycorrhizal rice, remarkably, received almost all Pi via the symbiotic route. Such dominating mycorrhizal Pi uptake was found in plants grown under controlled conditions as well as in field soils, suggesting that the AM symbiosis is relevant for the Pi nutrition of field grown rice. Development of smaller arbuscules in PT11 mutants suggested that symbiotic Pi signaling is required for fungal nourishment by the plant. However, co-culture of mutant with wild type nurse plants did not restore normal arbuscule size in mutant roots, indicating that other factors than malnutrition accounted for the altered arbuscule phenotype. Surprisingly, the loss of PT13 did not affect symbiotic Pi uptake although it impacted arbuscule morphology, suggesting that PT13 is involved in signaling during arbuscule development. However, induction of PT13 was not only monitored in arbusculated cells but also in inner cortex cells of non-inoculated roots of plants grown under high Pi fertilization conditions. According to preliminary observations, PT13 localized at the tonoplast in arbusculated and non-arbusculated cells, suggesting that it might be involved in transporting Pi into the vacuole, possibly for maintaining cellular Pi homeostasis. The further investigation showed that fungal colonization level was significantly affected in the crown roots of two ptlS mutant alleles, but not in large lateral roots, implying the possible role of PT13 for maintaining Pi homeostasis in the crown roots. - L'acquisition de phosphate (Pi) par les plantes cultivées s'effectue grâce à une symbiose mycorhizienne arbasculaire (AM). L'étude de cette symbiose devient fondamentale puisque d'une part, les réserves en phosphate minéral sont limitées, et, d'autre part, la demande pour une agriculture écologiquement soutenable se renforce. La machinerie d'absorption symbiotique du phosphate n'est cependant pas encore élucidée chez les plantes monocotylédones. Parmi celles-ci, le riz occupe une place primordiale. Aliment de base pour plus de la moitié de la population mondiale, il revêt de ce fait une dimension essentielle en termes de sécurité alimentaire. Pourtant, l'importance de la symbiose AM chez le riz dans le processus d'acquisition du phosphate n'est, encore de nos jours, que peu comprise. Dans cette étude, nous montrons que 70% du phosphate acquis par le riz est mis à disposition de la plante grâce à la symbiose AM. Afin de mieux comprendre ce mécanisme, nous avons employé des approches physiologiques et génétiques nous permettant de déterminer les fonctions spécifiques de deux transporteurs de Pi, PT11 et PT13, présents chez le riz et exprimés uniquement durant la symbiose AM. La famille de gènes à laquelle appartient PT11 est présente chez les monocotylédones ainsi que chez les dicotylédones tandis que PT13, bien que retrouvé au sein des Poaceae, est absent chez les dicotylédones. Etonnamment, des versions mutées de PT11 ou de PT13 affectent la colonisation par le champignon endo-mycorhizien ainsi que la formation d'arbuscules, démontrant l'importance de ces deux gènes dans la symbiose AM entre le riz et Glomus intraradices. Il est à noter que seul PT11 se révèle nécessaire et suffisant pour l'apport de Pi grâce à la symbiose. Nous avons observé que la presque totalité du phosphate dont dispose le riz lors d'une symbiose AM provient du champignon. De telles proportions ont été observées tant chez des plantes cultivées en conditions contrôlées que chez des plantes cultivées dans les champs. Cela suggère l'importance de la symbiose AM dans le processus d'acquisition du Pi chez le riz cultivé à l'extérieur. Le développement d'arbuscules plus petits chez le mutant PT11 tend à montrer qu'une voie signalétique impliquant le Pi symbiotique est nécessaire pour l'entretien du champignon par la plante. Toutefois, une co-culture du mutant avec des plantes sauvages ne permet pas de restaurer des arbuscules de taille normale dans les racines du mutant. Ce résultat indique le rôle de facteurs autres que la malnutrition aboutissant à la formation d'arbuscules altérés. Si la perte de PT13 n'affecte pas l'acquisition de phosphate symbiotique, la morphologie de l'arbuscule est, quant à elle, modifiée. Ceci suggère un rôle de PT13 durant le développement de l'arbuscule. Or, l'induction de PT13 est non seulement détectée dans des cellules contenant des arbuscules mais également dans des cellules du cortex, ceci chez des plantes cultivées sans champignon mais dans des conditions de fortes concentrations en engrais phosphaté. En accord avec des observations précédentes, PT13 est localisé au niveau du tonoplaste des cellules contenant ou non des arbuscules. Ceci suggère que PT13 pourrait être impliqué dans le transport du Pi vers la vacuole, éventuellement pour maintenir une certaine homéostasie du phosphate. Dans cette étude, nous démontrons également que le niveau de colonisation par le champignon est affecté de manière significative dans les racines principales des deux allèles du mutants ptl3, mais pas dans les grosses racines latérales. Cela impliquerait un rôle possible de PT13 dans le maintien de l'homéostasie du phosphate dans les racines principales. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC Le phosphate (Pi), l'un des éléments minéraux essentiel au développement des plantes, se trouve généralement en faible quantité dans le sol, limitant ainsi la croissance des plantes. Le rendement de la production agricole dépend dès lors de l'addition d'engrais contenant du phosphate inorganique (Pi), obtenu à partir de ressources minières riches en phosphate. Or, ces ressources devraient être épuisées d'ici la fin du siècle. Les racines des plantes possèdent des transporteurs de phosphate efficaces leur permettant d'acquérir rapidement le Pi présent dans le sol. Comme le Pi s'avère immobile dans le sol, l'absorption rapide par les racines crée des zones pauvres en Pi autour des systèmes racinaires. Pour surmonter cet obstacle, les plantes ont développé une symbiose avec des champignons endomycorhiziens, la symbiose mycorhizienne arbusculaire (AM). Cette association leur donne accès à d'autres ressources en phosphate puisque le mycélium de ces champignons se développe sur une surface 100 fois supérieure à celle des racines. Cela augmente considérablement la surface de nutrition, dépassant ainsi la zone appauvrie en Pi. Le phosphate, transporté grâce au champignon jusqu'à l'intérieur des racines, est fourni à la plante par le biais de structures établies à l'intérieur des cellules végétales, appelées arbuscules. De leur côté, les plantes possèdent des transporteurs spécifiques afin de recevoir le Pi fourni par les champignons. A l'heure actuelle, la machinerie nécessaire à cette absorption a été uniquement décrite chez des plantes dicotylédones. Or, comprendre l'apport de phosphate par les champignons mycorhiziens s'avère particulièrement pertinent dans le cas des espèces monocotylédones cultivées telles que les céréales. Ces dernières constituent en effet la majeure partie de l'alimentation humaine. Parmi les céréales, le riz demeure l'aliment de base de la population mondiale, d'où son importance en terme de sécurité alimentaire. Durant mon travail de thèse, j'ai identifié et caractérisé le transporteur du riz impliqué dans l'apport de phosphate par ce type de symbiose AM. J'ai également démontré que le riz, lorsqu'il vit en symbiose, bénéficie de la presque totalité du Pi transporté par le champignon. Environ 40% de la production globale de riz est cultivée dans des conditions permettant la symbiose avec des mycorhizes arbusculaires. Les variétés de riz adaptées à ces conditions aérobiques deviennent des alternatives favorables aux cultivars actuels nécessitant une forte irrigation. Elles se révèlent en effet plus tolérantes aux pénuries d'eau et permettent l'utilisation de pratiques agricoles moins intensives. Les données présentées dans cette étude enrichissent nos connaissances concernant l'absorption du phosphate chez le riz grâce à la symbiose AM. Ces connaissances peuvent s'avérer décisives pour le développement de cultivars du riz plus adaptés à une agriculture écologiquement soutenable.