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.

Protection from lethal Gram-negative bacterial sepsis by targeting Toll-like receptor 4

Rapport de synthèse : L'immunité innée regroupe les mécanismes moléculaires et cellulaires formant la première ligne de défense contre les infections microbiennes. La détection des micro-organismes pathogènes est assurée par des cellules sentinelles (cellules dendritiques et macrophages) qui jouent un rôle fondamental dans l'initiation des mécanismes de défense de l'hôte. Au contact de produits microbiens, ces cellules produisent un large échantillonnage de molécules, dont des cytokines, impliquées dans le développement de la réponse inflammatoire. La régulation de cette réponse relève d'un équilibre délicat, son insuffisance tant que son excès pouvant compromettre le devenir des patients infectés. La sepsis sévère et le choc septique représentent les formes les plus sévères d'infection, et leur mortalité demeure élevée (25 à 30% pour la sepsis sévère et 50 à 60% pour le choc septique). De plus, l'incidence de la sepsis tend à augmenter, atteignant en 2000 plus de 240 cas pour 100'000 personnes en Grande-Bretagne. La sepsis est caractérisée dans sa phase aiguë par une réponse inflammatoire exubérante. La plupart des thérapies visant à la bloquer ont toutefois montré des bénéfices incertains lors de leur application clinique. Il est donc impératif d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Les "Toll-like receptors" (TLRs) sont une famille de récepteurs qui jouent un rôle fondamental dans la détection des micro-organismes par les cellules du système immunitaire inné. Parmi eux, TLR4 est indispensable à la reconnaissance du lipopolysaccharide (LPS) des bactéries Gram-négatives. L'interaction entre TLR4 et le LPS représentant un élément précoce de la réponse de l'hôte à l'infection, nous avons émit l'hypothèse que TLR4 pourrait représenter une cible de choix en vue du développement de nouvelles thérapies contre la sepsis. Dans l'objectif de valider ce concept, nous avons, dans un premier temps, démontré que des souris génétiquement déficientes en TLR4 étaient totalement résistantes au choc septique induit par Escherichia coli (E. coli), une bactérie Gram-négative fréquemment responsable de sepsis. Forts de cette observation, nous avons développé une molécule recombinante composée du domaine extracellulaire de TLR4 fusionné à la partie IgGi-Fc. Cette molécule soluble, qui inhibait la réponse des macrophages au LPS in vitro, a été utilisée pour générer des anticorps anti-TLR4 chez le lapin. La spécificité et l'efficacité de ces anticorps ont été prouvées en démontrant que les anti-TLR4 bloquaient les signaux d'activation intracellulaire et la production de TNF et d'IL-6 en réponse au LPS et aux bactéries Gram-négatives in vitro et in vivo. Enfin, l'efficacité des ces anticorps a été testée dans des modèles de sepsis chez la souris. Ainsi, l'injection prophylactique (-lh) ou thérapeutique (+3h) d'anticorps anti-TLR4 réduisait la production de TNF et protégeait les animaux de la mort. De manière spectaculaire, ces anticorps réduisaient également la production de TNF et protégeaient de la sepsis à E. coli lorsqu'ils étaient administrés de manière prophylactique (-4h) et thérapeutique, jusqu'à 13 heures après l'initiation de l'infection. Ces résultats indiquent donc qu'il est possible de bloquer le développement de la réponse inflammatoire et de protéger du choc septique à bactéries Gram-négatives en utilisant des thérapies ciblant TLR4. Par ailleurs, ils suggèrent qu'une fenêtre d'opportunité de plusieurs heures pourrait être mise à profit pour initier un traitement chez les patients septiques. Ces résultats devraient encourager la poursuite des essais cliniques en cours qui visent à tester l'efficacité de thérapies dirigées contre TLR4 comme traitement complémentaire de la sepsis.

Role of the serine protease CAP1/Prss8 and its inhibitor in the skin

The skin is the largest organ of the human body and protects it from water loss and mechanical damage. This barrier function is mainly provided by the epidermis, the outermost layer of the skin. This balance is regulated by several factors, including serine proteases, serine protease inhibitors and protease target substrates, such as receptors. Any mutations or alterations in the expression of these factors can lead to skin diseases. One of the players in this skin balance is the serine protease CAP1/Prss8, whose over-expression causes ichthyosis, hyperplasia and inflammation. This phenotype can be completely restored in the absence of PAR2 (protease-activated receptor 2) (Frateschi et al., 2011). During my thesis, I demonstrated that CAP1/Prss8 induces skin disease even if its catalytic triad is mutated. Additionally, I demonstrated an inhibitory effect of the serine protease-inhibitor nexin-1 (also called serpinE2, PN-1) on CAP1/Prss8, since nexin-1 negated the effects of both catalytically active and inactive CAP1/Prss8 over-expression. Indeed, CAP1/Prss8 and nexin-1 interact in vitro, but independent of the catalytic triad of CAP1/Prss8. These results demonstrate a novel mechanism of interaction between CAP1/Prss8 and nexin-1, and indicate that the catalytic triad of CAP1/Prss8 is dispensable for nexin-1 inhibition and PAR2 activation. These observations in vivo and in vitro could be helpful to specifically target drugs to treat ichthyoses-like skin diseases, like e.g. atopic dermatitis. - La peau est l'un des organes les plus importants du corps humain au regard de sa surface et de sa masse. Ses principales fonctions sont de nous protéger contre l'entrée de pathogènes et de former une barrière imperméable qui empêche la déshydratation. Ces fonctions sont principalement assurées par l'épiderme, la couche la plus superficielle de la peau, et garanties par plusieurs "acteurs", comme par exemple les sérine-protéases, les inhibiteurs de sérine- protéases ou les protéases cibles comme les récepteurs. Toute mutation ou altération de l'un de ces "acteurs" peut aboutir au déclanchement de maladies de la peau. Pour mieux comprendre les conséquences biologiques résultant d'une altération d'expression de CAP1/Prss8, une serine-protéase normalement exprimée au niveau de l'épiderme, nous avons généré des souris transgéniques surexprimant CAP1/Prss8 au niveau de la peau. Ces dernières présentent une peau squameuse, un épiderme hypertrophique, des processus inflammatoires et des prurits conséquents. Ces symptômes disparaissent si le gène du récepteur PAR2, qui régule l'activité des cellules de l'épiderme, est inactivé. Dans le but de vérifier si le phénotype observé chez les souris CAP1/Prss8 résulte de l'action du site catalytique de CAP1/Prss8, nous avons généré des souris CAP1/Prss8 chez lesquelles nous avons muté les trois acides aminés du site catalytique en alanine. Etonnement ces souris ont développé les mêmes problèmes de peau que les souris CAP1/Prss8, démontrant que l'effet de CAP1/Prss8, dans ce modèle animal, n'est pas lié à son site catalytique. Nous avons également montré in vivo, que la sérine-protéase nexin-1 (aussi appelée SERPINE2, PN-1) est capable d'exercer un effet inhibiteur sur CAP1/Prss8 indépendamment de l'activité du site catalytique de CAP1/Prss8. De plus, nous avons remarqué in vitro que CAP1/Prss8 et nexin-1 interagissent bien que la triade catalytique de CAP1/Prss8 soit enzymatiquement inactivée. Ces observations, in vivo et in vitro, pourraient être utilisées dans l'élaboration de médicaments contenant nexin-1, pour le traitement de pathologies de la peau telles l'ichthyose et la dermatite atopique.

Quantification de la perfusion rénale par échographie de contraste, une étude pilote

Mise en perspective Le rein est un organe vital dont la fonction dépend en grande partie d'une perfusion tissulaire adéquate. Les techniques actuellement utilisées pour étudier la microcirculation rénale sont soit invasives soit très dispendieuses. L'échographie de contraste est une nouvelle technologie, non invasive, facile à réaliser au lit du malade et pour laquelle certaines techniques récemment présentées semblent permettre de quantifier la perfusion d'un organe. Une telle technique pourrait avoir des applications dans l'étude de l'insuffisance rénale aiguë. Buts de l'étude Notre étude vise à tester le potentiel de l'échographie de contraste pour détecter des modifications de la perfusion rénale, corticale et médullaire chez l'être humain. Plan de l'étude Nous avons étudié la microcirculation rénale par échographie de contraste chez 12 sujets sains. Les mesures ont été réalisées en baseline puis sous perfusion de doses croissantes d'angiotensine II (un puissant et spécifique vasoconstricteur rénal) et enfin après la prise orale d'un comprimé de Captopril (un puissant vasodilatateur rénal). Les valeurs obtenues par échographie de contraste ont été comparées à la perfusion globale rénale évaluée par la clairance du PAH, qui constitue le gold standard en physiologie rénale. Résultats principaux Le protocole a pu être réalisé sans complication. Les perfusions vasoactives ainsi que les différentes administrations de Sonovue ont été parfaitement tolérées. Les séquences vidéos ont été analysées par deux lecteurs et une bonne concordance a été trouvée. Nous avons trouvé une diminution statistiquement significative et dose dépendante de l'index de perfusion rénale lors de la perfusion d'angiotensine II: -45% (p<0.02) entre baseline et Ang II faible dose et -65% (p<0.01) entre baseline et Ang II à haute dose. Enfin, nous avons observé une hausse significative de cet indice après administration orale de Captopril (+35%, p>0.2). Ces changements étaient parallèles aux changements de flux plasmatique rénal mesurés par calcul de la clairance du PAH. Une corrélation moyenne mais significative (r=0.57, p=0.002) a été observée entre ces deux mesures. Conclusions et perspectives L'échographie de contraste est capable de détecter des modifications dans la microcirculation rénale induites par une perfusion d'angiotensine et ou une administration de Captopril. Il s'agit d'une technique rapide sensible et fiable qui pourrait participer à l'évaluation des patients souffrant d'insuffisance rénale aiguë. D'autres études sont nécessaires pour démontrer son utilité dans un contexte clinique.

Association atypique d'une démence sémantique, d'un syndrome cortico-basal et d'une tauopathie 4R = [Atypical association of semantic dementia, corticobasal syndrome and 4R tauopathy]

Enjeu et contexte de la recherche La dégénérescence lobaire fronto-temporale (DLFT) est une pathologie neurodégénérative aussi fréquente que la maladie d'Alzheimer parmi les adultes de moins de 65 ans. Elle recouvre une constellation de syndromes neuropsychiatriques et moteurs dont les caractéristiques cliniques et anatomo-pathologiques se recoupent partiellement. La plupart des cas de démence sémantique ne présentent pas de troubles moteurs et révèlent à l'autopsie des lésions ubiquitine-positives. Son association à un syndrome cortico-basal et à une tauopathie 4R est donc très inhabituelle. Le cas que nous présentons est le premier à disposer d'une description clinique complète, tant sur le plan cognitif que moteur, et d'une analyse génétique et histopathologique. Résumé de l'article Il s'agit d'un homme de 57 ans, sans antécédents familiaux, présentant une démence sémantique accompagnée de symptômes inhabituels dans ce contexte, tels qu'une dysfonction exécutive et en mémoire épisodique, une désorientation spatiale et une dyscalculie. Le déclin physique et cognitif fut rapidement progressif. Une année et demie plus tard, il développait en effet des symptômes moteurs compatibles initialement avec un syndrome de Richardson, puis avec un syndrome cortico-basal. Son décès survint à l'âge de 60 ans des suites d'une pneumonie sur broncho-aspiration. L'autopsie cérébrale mit en évidence une perte neuronale et de nombreuses lésions tau-4R-positives dans les lobes frontaux, pariétaux et temporaux, les ganglions de la base et le tronc cérébral. Aucune mutation pathologique n'a été décelée dans le gène MAPT (microtubule-associated protein tau). L'ensemble de ces éléments sont discutés dans le cadre des connaissances actuelles sur la DLFT. Conclusions et perspectives Ce cas illustre le recoupement important des différents syndromes de la DLFT, parfois appelée le « complexe de Pick ». De plus, la démence sémantique pourrait s'avérer cliniquement moins homogène que prévu. Les définitions actuelles de la démence sémantique omettent la description des symptômes cognitifs extra-sémantiques malgré l'accumulation de preuves de leur existence. La faible prévalence de la démence sémantique, ainsi que des différences dans les examens neuropsychologiques, peuvent expliquer en partie la raison de cette omission. La variabilité histopathologique de chaque phénotype de DLFT peut également induire des différences dans leur expression clinique. Dans un domaine aussi mouvant que la DLFT, la co- occurrence ou la succession de plusieurs syndromes cliniques est en outre probablement la règle plutôt que l'exception.

Ex-PRESS R-50 miniature glaucoma implant insertion under the conjunctiva combined with cataract extraction

Rapport de synthèse : Le glaucome à angle ouvert est une neuropathie optique chronique progressive pour laquelle de nombreux traitements tant médicaux que chirurgicaux ont été proposés. La prise en charge chirurgicale s'articule principalement autour de deux chirurgies filtrantes, la trabéculectomie et la sclérectomie profonde avec implant de collagène. Cependant, les complications postopératoires de ces deux interventions étant relativement fréquentes, la recherche s'est orientée vers des traitements alternatifs dont la mise en place de micro-drains. Ces implants de drainage diminuent la pression intraoculaire en créant un court-circuit du flux d'humeur aqueuse de la chambre antérieure vers l'espace sous-conjonctival avec formation d'une bulle de filtration. L'implant Ex-PRESS R-50 est un implant miniature (2.5 mm de long pour 400 µm de diamètre) en acier inoxydable et biocompatible. La présente étude s'est proposée d'étudier l'efficacité et la sécurité de l'implant miniature Ex-Press R-50 lors d'une opération combinée cataracte-glaucome. Trente-cinq yeux de 35 patients (âge moyen: 75 ans) ont été inclus dans l'étude. Tous les patients ont bénéficié d'une opération de la cataracte par phacoemulsification et mise en place d'un implant de chambre postérieure suivie de l'implantation du micro-drain. Les pressions intraoculaires préopératoires et postopératoires, la meilleure acuité visuelle corrigée, le nombre de médicaments anti-glaucomateux ainsi que le type et le nombre de complications ont été évalués mensuellement puis tous les 6 mois pendant 4 ans. Le succès total a été défini par une pression postopératoire finale inférieure à 18mmHg sans traitement médical associé, le succès partiel par une pression postopératoire finale inférieure à 18mmHg avec ou sans traitement médical associé.. Le suivi moyen a été de 36.9 mois avec une baisse de la pression intraoculaire significative d'environ 25%. Une augmentation de l'acuité visuelle a été observée après l'opération de la cataracte et le nombre de médicaments anti-glaucomateux a été réduit de 57%. Dix patients ont bénéficié d'un traitement supplémentaire de la bulle de filtration par injection d'anti-métabolite (mitomycine C). Nous avons observé 8 complications majeures (4 érosions conjonctivales et 4 obstructions de l'orifice interne du micro-drain), toutes suivies de l'ablation de l'implant et de la réalisation d'une chirurgie classique du glaucome. En se basant sur les courbes de Kaplan-Meier à 48 mois, le taux de succès total était de 32.7% et le succès partiel de 53.7%. Nous pouvons conclure suite à ce travail que l'implant miniature Ex-PRESS R-50 est associé à un nombre trop élevé de complications, même si les cas non compliqués ont bénéficié d'une baisse significative de la pression intraoculaire. La modification de l'architecture du micro-drain ainsi que de la technique chirurgicale devrait augmenter le taux de succès.

L'hémorragie cérébrale pour diminuer l'angoisse ? : une réflexion clinique et théorique sur la question de l'angoisse et de son apaisement

Le propos de cette thèse est de discuter la question de la causalité psychique dans les phénomènes d'angoisse, en partant d'un cas de notre pratique clinique. Notre patient est un jeune homme, victime d'une hémorragie sous-corticale frontale droite, qui présente principalement un hémisyndrome sensitivo-moteur gauche. De façon surprenante, un apaisement de son angoisse survient, alors qu'avant l'accident vasculaire ce symptôme était bien présent. A partir de ce cas et en prenant appui sur la littérature médicale et psychanalytique, nous tentons d'expliquer l'apaisement de l'angoisse. Finalement, nous proposons une manière d'appréhender et de soutenir les patients atteints d'un accident vasculaire cérébral, en particulier lorsqu'ils souffrent de symptômes de la lignée psychiatrique, une problématique qui s'observe fréquemment.

The evolution of unicoloniality in ant societies : recognition, dispersal and population genetic structure

Introduction Societies of ants, bees, wasps and termites dominate many terrestrial ecosystems (Wilson 1971). Their evolutionary and ecological success is based upon the regulation of internal conflicts (e.g. Ratnieks et al. 2006), control of diseases (e.g. Schmid-Hempel 1998) and individual skills and collective intelligence in resource acquisition, nest building and defence (e.g. Camazine 2001). Individuals in social species can pass on their genes not only directly trough their own offspring, but also indirectly by favouring the reproduction of relatives. The inclusive fitness theory of Hamilton (1963; 1964) provides a powerful explanation for the evolution of reproductive altruism and cooperation in groups with related individuals. The same theory also led to the realization that insect societies are subject to internal conflicts over reproduction. Relatedness of less-than-one is not sufficient to eliminate all incentive for individual selfishness. This would indeed require a relatedness of one, as found among cells of an organism (Hardin 1968; Keller 1999). The challenge for evolutionary biology is to understand how groups can prevent or reduce the selfish exploitation of resources by group members, and how societies with low relatedness are maintained. In social insects the evolutionary shift from single- to multiple queens colonies modified the relatedness structure, the dispersal, and the mode of colony founding (e.g. (Crozier & Pamilo 1996). In ants, the most common, and presumably ancestral mode of reproduction is the emission of winged males and females, which found a new colony independently after mating and dispersal flights (Hölldobler & Wilson 1990). The alternative reproductive tactic for ant queens in multiple-queen colonies (polygyne) is to seek to be re-accepted in their natal colonies, where they may remain as additional reproductives or subsequently disperse on foot with part of the colony (budding) (Bourke & Franks 1995; Crozier & Pamilo 1996; Hölldobler & Wilson 1990). Such ant colonies can contain up to several hundred reproductive queens with an even more numerous workforce (Cherix 1980; Cherix 1983). As a consequence in polygynous ants the relatedness among nestmates is very low, and workers raise brood of queens to which they are only distantly related (Crozier & Pamilo 1996; Queller & Strassmann 1998). Therefore workers could increase their inclusive fitness by preferentially caring for their closest relatives and discriminate against less related or foreign individuals (Keller 1997; Queller & Strassmann 2002; Tarpy et al. 2004). However, the bulk of the evidence suggests that social insects do not behave nepotistically, probably because of the costs entailed by decreased colony efficiency or discrimination errors (Keller 1997). Recently, the consensus that nepotistic behaviour does not occur in insect colonies was challenged by a study in the ant Formica fusca (Hannonen & Sundström 2003b) showing that the reproductive share of queens more closely related to workers increases during brood development. However, this pattern can be explained either by nepotism with workers preferentially rearing the brood of more closely related queens or intrinsic differences in the viability of eggs laid by queens. In the first chapter, we designed an experiment to disentangle nepotism and differences in brood viability. We tested if workers prefer to rear their kin when given the choice between highly related and unrelated brood in the ant F. exsecta. We also looked for differences in egg viability among queens and simulated if such differences in egg viability may mistakenly lead to the conclusion that workers behave nepotistically. The acceptance of queens in polygnous ants raises the question whether the varying degree of relatedness affects their share in reproduction. In such colonies workers should favour nestmate queens over foreign queens. Numerous studies have investigated reproductive skew and partitioning of reproduction among queens (Bourke et al. 1997; Fournier et al. 2004; Fournier & Keller 2001; Hammond et al. 2006; Hannonen & Sundström 2003a; Heinze et al. 2001; Kümmerli & Keller 2007; Langer et al. 2004; Pamilo & Seppä 1994; Ross 1988; Ross 1993; Rüppell et al. 2002), yet almost no information is available on whether differences among queens in their relatedness to other colony members affects their share in reproduction. Such data are necessary to compare the relative reproductive success of dispersing and non-dispersing individuals. Moreover, information on whether there is a difference in reproductive success between resident and dispersing queens is also important for our understanding of the genetic structure of ant colonies and the dynamics of within group conflicts. In chapter two, we created single-queen colonies and then introduced a foreign queens originating from another colony kept under similar conditions in order to estimate the rate of queen acceptance into foreign established colonies, and to quantify the reproductive share of resident and introduced queens. An increasing number of studies have investigated the discrimination ability between ant workers (e.g. Holzer et al. 2006; Pedersen et al. 2006), but few have addressed the recognition and discrimination behaviour of workers towards reproductive individuals entering colonies (Bennett 1988; Brown et al. 2003; Evans 1996; Fortelius et al. 1993; Kikuchi et al. 2007; Rosengren & Pamilo 1986; Stuart et al. 1993; Sundström 1997; Vásquez & Silverman in press). These studies are important, because accepting new queens will generally have a large impact on colony kin structure and inclusive fitness of workers (Heinze & Keller 2000). In chapter three, we examined whether resident workers reject young foreign queens that enter into their nest. We introduced mated queens into their natal nest, a foreign-female producing nest, or a foreign male-producing nest and measured their survival. In addition, we also introduced young virgin and mated queens into their natal nest to examine whether the mating status of the queens influences their survival and acceptance by workers. On top of polgyny, some ant species have evolved an extraordinary social organization called 'unicoloniality' (Hölldobler & Wilson 1977; Pedersen et al. 2006). In unicolonial ants, intercolony borders are absent and workers and queens mix among the physically separated nests, such that nests form one large supercolony. Super-colonies can become very large, so that direct cooperative interactions are impossible between individuals of distant nests. Unicoloniality is an evolutionary paradox and a potential problem for kin selection theory because the mixing of queens and workers between nests leads to extremely low relatedness among nestmates (Bourke & Franks 1995; Crozier & Pamilo 1996; Keller 1995). A better understanding of the evolution and maintenance of unicoloniality requests detailed information on the discrimination behavior, dispersal, population structure, and the scale of competition. Cryptic genetic population structure may provide important information on the relevant scale to be considered when measuring relatedness and the role of kin selection. Theoretical studies have shown that relatedness should be measured at the level of the `economic neighborhood', which is the scale at which intraspecific competition generally takes place (Griffin & West 2002; Kelly 1994; Queller 1994; Taylor 1992). In chapter four, we conducted alarge-scale study to determine whether the unicolonial ant Formica paralugubris forms populations that are organised in discrete supercolonies or whether there is a continuous gradation in the level of aggression that may correlate with genetic isolation by distance and/or spatial distance between nests. In chapter five, we investigated the fine-scale population structure in three populations of F. paralugubris. We have developed mitochondria) markers, which together with the nuclear markers allowed us to detect cryptic genetic clusters of nests, to obtain more precise information on the genetic differentiation within populations, and to separate male and female gene flow. These new data provide important information on the scale to be considered when measuring relatedness in native unicolonial populations.

New diagnoses of dementia among older patients admitted to postacute care

Introduction : bien que la prévalence des syndromes démentiels soit élevée chez les personnes âgées hospitalisées et qu'une proportion non négligeable échappe au diagnostic, la littérature ne fournit que peu de données chez les patients admis en milieu de réadaptation post-aigu. L'objectif principal de ce travail était de déterminer la prévalence des démences, ainsi que la proportion de démences non diagnostiquées dans une population admise dans un centre de réadaptation gériatrique. Ensuite, nous nous sommes intéressés à identifier les caractéristiques des patients associées à une démence non-détectée. Méthode : nous avons utilisé les données de tous les patients âgés de 70 ans et plus admis durant 3 ans dans l'unité de réadaptation du service de gériatrie et réadaptation gériatrique, Centre Hospitalier Universitaire Vtudois, en excluant les patients décédés pendant l'hospitalisation. Lors de l'admission, des données sociodémographiques, médicales, ainsi que des données concernant le status fonctionnel et mental sont récoltées systématiquement. Par ailleurs, les dossiers des patients ont été examinés pour en extraire les informations quant aux performances cognitive (mini-Mental State Exam, MMSE) et au diagnostic de sortie. Résultats : un diagnostic de démence figurait dans la lettre de sortie de 425 des 1764 patients (24.1%), plus de la moitié présentant une démence de type Alzheimer. Pour 301 de ces 425 patients (70.8%), la démence avait été diagnostiquée durant le séjour de réadaptation. La proportion de démences non-détectées auparavant était plus élevée chez les patients provenant des services de chirurgie/orthopédie que de médecine interne (74.8% vs 65.8%, p=.42). Les patients non diagnostiqués comme déments étaient plus âgés, vivaient plus souvent seuls et avaient de meilleures performances fonctionnelles et cognitives que ceux chez qui le diagnostic avait été posé auparavant. Notamment, un tiers d'entre eux avait un score normal au MMSE. Une analyse multi-variée a mis en évidence deux facteurs prédisposant à la non-détection : l'âge (Odds Ratio (OR) : 2.4 pour le groupe d'âge 85 ans et plus par rapport aux plus jeunes, 96%CI : 1.5-4.0, p=.001) et le score au MMSE (OR : 5.9 lors d'un MMSE normal à l'admission, 96%CI : 2.7-12.7, p<.001) Conclusion et perspectives : cette étude montre qu'environ un quart des patients admis en réadaptation gériatrique souffre de démence, et que cette pathologie n'est pas reconnue chez les trois-quarts d'entre eux. Ces résultats soulignent la nécessité d'un dépistage systématique des troubles cognitifs chez les patients âgés. En effet, en l'absence de détection, ces patients ne peuvent bénéficier d'une prise en charge approprié, incluant non seulement des mesures médicales et pharmacologiques, mais surtout l'information du patient et des proches, dans le but de maintenir une qualité de vie acceptable du patient ainsi que de prévenir l'épuisement des proches et des.soignants. Cette étude incite aussi à être attentif aux signes évocateurs de troubles cognitifs lors de l'interprétation du test MMSE, car un score dans les limites de la norme ne permet pas d'exclure une démence.

On the success of generalized food deception in orchids : the role of sympatric rewarding species and pollinators

Résumé : La production de nectar assure aux plantes entomophiles un important succès reproducteur. Malgré cela, de nombreuses espèces d'orchidées ne produisent pas de nectar. La majorité de ces orchidées dites trompeuses exploitent simplement l'instinct des pollinisateurs généralistes, qui les pousse à chercher du nectar dans les fleurs. Afin d'optimiser la récolte de nectar, les pollinisateurs apprennent à différencier les fleurs trompeuses des nectarifères, et à concentrer leurs visites sur ces dernières, au détriment des plantes trompeuses. Chez les orchidées non autogames, la reproduction est assurée uniquement par les pollinisateurs. L'apprentissage des pollinisateurs a donc un impact négatif sur la reproduction des orchidées trompeuses. Cependant, les caractéristiques d'une espèce trompeuse et des espèces nectarifères au sein d'une communauté végétale peuvent affecter l'apprentissage et le taux de visite des pollinisateurs aux plantes trompeuses. J'ai réalisé des expériences en milieu naturel et en milieu contrôlé, pour déterminer si les caractéristiques florales, spatiales et temporelles des communautés affectent le taux de visite et le succès reproducteur de plantes trompeuses. Une agrégation spatiale élevée des plantes trompeuses et des plantes nectarifères diminue le succès reproducteur des plantes trompeuses. De plus, les pollinisateurs visitent plus souvent l'espèce trompeuse Iorsque ses fleurs sont de couleur similaire à celles de l'espèce nectarifère. Cet effet bénéfique de la similarité pour la couleur des fleurs s'accentue si les deux espèces sont mélangées et proches spatialement, ou si l'espèce trompeuse fleurit après l'espèce nectarifère. Enfin, le comportement des pollinisateurs n'est pas tout de suite affecté lorsque les caractéristiques de la communauté changent. Les caractéristiques des communautés végétales affectent donc la reproduction des espèces trompeuses. Bien que L'absence de coûts associés à la production de nectar, l'exportation efficace de pollen et la production de graines de qualité dont bénéficient les orchidées trompeuses favorisent Ieur maintien, les caractéristiques de la communauté peuvent aussi y contribuer. Mon étude fournit donc une explication alternative et complémentaire au maintien des orchidées trompeuses. Je conclus par une discussion des implications possibles de ces résultats sur le maintien et l'évolution des orchidées trompeuses, en tenant compte de la dynamique des caractéristiques des communautés végétales naturelles. Abstract : Despite the importance of producing food to ensure a high reproductive success, many orchid species lack such rewards. The majority of deceptive orchids simply exploit the instinctive food-foraging behaviour of generalist pollinators. This strategy is termed generalized food deception. To optimize their foraging efficiency, pollinators can learn to discriminate deceptive from rewarding flowers and to focus their visits to the rewarding plants, to the disadvantage of the deceptive plants. Because the reproductive success of non-autogamous orchids entirely relies on pollinator visitation rate, pollinator learning decreases the reproductive success of deceptive orchids. However, the characteristics of deceptive and rewarding plants within a community may affect pollinator learning and visitation rate to a deceptive orchid. Therefore, the biological characteristics of natural plant communities may be crucial to the maintenance of generalized food deceptive orchids. My study focused on the floral, spatial and temporal characteristics of plant communities. I used both in and ex sitar experiments to investigate whether these characteristics influence pollinator visitation rates and the reproductive success of deceptive orchids. A high spatial aggregation of both deceptive and rewarding species decreased the reproductive success of the deceptive species. Also, being of similar flower colour to rewarding sympatric species increased pollinator visitation rates to a deceptive species. The beneficial effect of flower colour similarity was even more pronounced when both species were spatially closely mingled or when the deceptive species flowered after the rewarding species. Finally, pollinator behaviour was unaffected in the short term by a change in the characteristics of plant communities, indicating that pollinators need time to learn under new conditions. Thus, the characteristics of plant communities may crucially affect the reproductive success of deceptive orchids. Although the absence of costs associated with nectar production, the efficient pollen export and the high seed quality of deceptive orchids may favour their maintenance, the characteristics of plant communities may also contribute to it. Therefore, my study provides an alternative yet complementary explanation to the maintenance of generalized food deceptive orchids in natural populations. I discuss the possible implications for the maintenance and the evolution of generalized food deceptive orchids with regards to the floral and temporal dynamics of natural plant communities.

The role of the δ-opioid receptor in skin homeostasis and wound healing

Au regard des agressions environnementales constantes que la peau doit endurer, l'équilibre fragile entre l'expression et la répression des gènes épidermiques, nécessaire à la différentiation et la prolifération des kératinocytes, pourrait facilement être perturbé en l'absence des mécanismes de stabilisation robustes. La présence d'un système neuroendocrinien local est donc importante afin de coordonner une réponse aux éventuelles irritations. En effet, l'expression de plusieurs neurohormones, des neurotransmetteurs et des neuropeptides, y compris des dérivés pro-opiomélanocortine comme la ß-endorphine et [Met5]-enképhaline, ainsi que l'expression du récepteur 8-opioïde (DOR) a été démontré dans la peau. Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels ils modulent la fonction des kératinocytes sont mal connus. Le présent travail démontre que la voie de signalisation DOR active spécifiquement la voie ERK 1/2 MAPK dans les lignées cellulaires de kératinocytes humains, inhibant la prolifération des cellules et entraîne une diminution de l'épaisseur épidermique dans un modèle organotypique de peau. De plus, l'expression de DOR retarde nettement l'induction de la kératine 10 (KRT 10) et la kératine 1 (KRT 1) dans une modèle 2D de différentiation in vitro, et supprime l'induction de KRT 10 dans un modèle organotypique de peau. Ceci est accompagné de la dérégulation de l'involucrine (IVL), la loricrine (LOR) et la fïlaggrin (FLG), résultant en une induction nettement réduite de leur expression lors de l'initiation de la différentiation in vitro. De plus, POU2F3 a été identifié comme un facteur de transcription régulant les gènes de différentiation des kératinocytes modulés par DOR. Il a été démontré que la régulation négative de POU2F3 via la voie DOR-ERK affecte les principaux aspects de la fonction des kératinocytes. Toutefois, il est évident que des facteurs supplémentaires influencent la fonctionnalité de la voie DOR elle-même. Le calcium et le contact cellule-cellule augmentent la quantité des récepteurs à la surface cellulaire des kératinocytes. Les kératinocytes dont les récepteurs sont internalisés ne répondent pas de la même manière que ceux possédant des récepteurs fonctionnels localisée à la membrane. Ce travail suggère que lors de signaux intrinsèques ou extrinsèques spécifiques, les kératinocytes sont capable de répondre via le système opioïdergique neuro-epidermique. Cette réponse doit être spatialement et temporairement contrôlée afin d'éviter un déséquilibre de l'homéostasie épidermique et un retard de cicatrisation. La compréhension de ce processus très complexe pourrait permettre à terme le développement de meilleurs traitements des affections cutanées pathologiques. En complément des études précédentes sur des souris DOR-défïcientes, ces données suggèrent que l'activation de DOR dans les kératinocytes humains influence la morphogenèse et l'homéostasie de l'épiderme, et pourrait jouer un rôle lors du processus de cicatrisation. - In view of the constant environmental assaults that the skin must endure, the delicate balance of an eloquent sequence of epidermal gene expression and repression, that is required for appropriate differentiation and proliferation of keratinocytes, might easily become derailed in the absence of robust stabilizing mechanisms. The presence of a local neuroendocrine system is thereby important to coordinate a response towards irritations. In fact, the expression of several neurohormones, neurotransmitters, and neuropeptides, including proopiomelanocortin derivatives, such as ß- endorphin and [Met5]-enkephalin has been shown in skin, as well as expression of the 6-opioid receptor (DOR). However, there is currently a lack of understanding of the molecular mechanisms by which their signalling modulates keratinocyte function. The present work demonstrates that DOR signalling specifically activates the ERK 1/2 MAPK pathway in human keratinocyte cell lines. This activation inhibits cell proliferation, resulting in decreased epidermal thickness in an organotypic skin model. Furthermore, DOR expression markedly delays induction of keratin intermediate filament Keratin 10 (KRT 10) and KRT 1 during in vitro differentiation, and abolishes the induction of KRT 10 in the organotypic skin model. This is accompanied by deregulation of involucrin (IVL), loricrin (LOR), and filaggrin (FLG), illustrated by a markedly reduced induction of their expression upon initiation of differentiation in vitro. Additionally, POU2F3 was identified as a transcription factor mediating the DOR induced regulation of keratinocyte differentiation related genes. It was revealed that DOR-mediated ERK-dependent downregulation of this factor affects key aspects of keratinocyte function. However, it is evident that additional triggers influence the functionality of the DOR itself. Calcium at concentrations above 0.1 mM and cell-cell contact both enhance the presence of receptor molecules on the keratinocytes cell surface. Keratinocytes with internalized receptor do not respond to DOR ligands in the same way as keratinocytes with a functional membrane localized receptor.

Copy number variation modifies expression profiles over developmental time

Abstract : A preliminary understanding of the phenotypic effect of copy number variation (CNV) of DNA segments is emerging. These rearrangements were shown to influence, in a somewhat dose-dependent manner, the expression of genes mapping within them. They were also shown to modify the expression of genes located on their Hanks, sometimes at great distance. Here, we demonstrate by monitoring these effects at multiple life stages, that these controls over expression are effective throughout mouse development. Similarly, we observe that the more specific spatial expression patterns of CNV genes are maintained through life. However, 'we find that some brain- expressed genes mapping within CNVS appear to be under compensatory loops only at specific time-points, indicating that the effect of CNVS on these genes is modulated during development. Notably, we also observe that CNV genes are significantly enriched within transcripts that show variable time-course expression between strains. Thus, modifying the copy number of a gene may potentially alter not only its expression level, but its timing of expression as well. Résume : Nous commençons à comprendre les effets phénotypiques liés aux séquences d'ADN qui changent de nombre de copies d'un individu a l'autre. Des travaux précédents ont montré que ces variante de nombre de copies (CNVS) avaient une influence sur l'expression non seulement des gènes se trouvant dans le réarrangement, mais aussi sur ceux se trouvant à une certaine distance. Le présent travail étudie ces effets à différents stades du développement de la souris allant d'un embryon de deux semaines à la souris adulte. Nous avons observé que certains gènes exprimés dans le cerveau semblent soumis à un contrôle plus strict a certaines étapes du développement suggèrent que l'effet des CNVs est modulé différemment au cours de la vie. Notre travail sur trois souches différentes de souris a permis de montrer que les gènes ayant un profil d'expression différent dans le temps entre souches sont enrichis en gènes se trouvant dans des CNVs. Ceci nous amène à penser que les CNVs ont, non seulement une influence sur le niveau d'expression des gènes, mais aussi sur les moments durant lesquels ils seront exprimés. Résumé pour un large public : De nombreuses maladies sont dues soit a un gain (on parle alors de duplication) soit à une perte de matériel génétique (il s'agit dune délétion). Bien que les recherches visant à identifier les mécanismes moléculaires liés à ces réarrangements de notre génome progressent continuellement, la plupart des causes des maladies génétiques restent à élucider. Certaines parties de notre génome sont présentes en un nombre de copies qui diffère d'un individu à l'autre sans pour autant provoquer une ou des maladies. Ces segments d'ADN qui varient en nombre sont appelés Copy Number Variant (CNVs). Ils couvrent environ 12% de notre matériel génétique. Des études menées sur différents modèles animaux ont montré que les CNVs avaient une influence aussi bien sur les gènes qui sont a l'intérieur des CNVs que sur ceux qui sont dans leur voisinage. Ce travail étudie l'effet des CNVs à travers différents stades du développement de la souris. Nous avons démontré que les segments d'ADN qui varient en nombre de copies ont des effets variables selon le stade auxquels ils sont mesurés. Ainsi, les CNVs ont non seulement un impact sur l'expression des gènes présents dans ces régions et dans leur voisinage, mais influencent également leurs profils d'expression au cours du temps.