Fusion of the extended modified liquid drop model for nucleation and dynamical nucleation theory

We present a new phenomenological approach to nucleation, based on the combination of the extended modified liquid drop model and dynamical nucleation theory. The new model proposes a new cluster definition, which properly includes the effect of fluctuations, and it is consistent both thermodynamically and kinetically. The model is able to predict successfully the free energy of formation of the critical nucleus, using only macroscopic thermodynamic properties. It also accounts for the spinodal and provides excellent agreement with the result of recent simulations.

Citrus asymmetric somatic hybrids produced via fusion of gamma-irradiated and iodoacetamide-treated protoplasts

The objective of this study was to produce citrus somatic asymmetric hybrids by fusing gamma-irradiated protoplasts with iodoacetamide-treated protoplasts. Protoplasts were isolated from embryogenic suspension cells of grapefruit (Citrus paradisi Macfad.) cultivars Ruby Red and Flame, sweet oranges (C. sinensis Osbeck) 'Itaboraí', 'Natal', Valencia', and 'Succari', from 'Satsuma' (C. unshiu Marcow.) and 'Changsha' mandarin (C. reticulata Blanco) and 'Murcott' tangor (C. reticulata x C. sinensis). Donor protoplasts were exposed to gamma rays and receptor protoplasts were treated with 3 mmol L-1 iodoacetamide (IOA), and then they were fused for asymmetric hybridization. Asymmetric embryos were germinated, and the resulting shoots were either grafted onto sour orange, rough lemon or 'Swingle' (C. paradisi x Poncirus trifoliata) x 'Sunki' mandarin rootstock seedlings, or rooted after dipping their bases in indol-butyric acid (IBA) solution. The products were later acclimatized to greenhouse conditions. Ploidy was analyzed by flow cytometry, and hybridity was confirmed by amplified fragment length polymorphism (AFLP) analysis of plantlet DNAsamples. The best treatment was the donor-recipient fusion combination of 80 Gy-irradiated 'Ruby Red' protoplasts with 20 min IOA-treated 'Succari' protoplasts. Tetraploid and aneuploid plants were produced. Rooting recalcitrance was solved by dipping shoots' stems in 3,000 mg L-1 IBA solution for 10 min.

Fusion of protoplasts with irradiated microprotoplasts as a tool for radiation hybrid panel in citrus

The objective of this work was to combine asymmetric somatic hybridization (donor-recipient fusion or gamma fusion) to microprotoplast-mediated chromosome transfer, as a tool to be used for chromosome mapping in Citrus. Swinglea glutinosa microprotoplasts were irradiated either with 50, 70, 100 or 200 gamma rays and fused to cv. Ruby Red grapefruit or Murcott tangor protoplasts. Cell colonies were successfully formed and AFLP analyses confirmed presence of S. glutinosa in both 'Murcott' tangor and 'Ruby Red' grapefruit genomes.

The fusion protein of wild-type canine distemper virus is a major determinant of persistent infection.

The wild-type A75/17 canine distemper virus (CDV) strain induces a persistent infection in the central nervous system but infects cell lines very inefficiently. In contrast, the genetically more distant Onderstepoort CDV vaccine strain (OP-CDV) induces extensive syncytia formation. Here, we investigated the roles of wild-type fusion (F(WT)) and attachment (H(WT)) proteins in Vero cells expressing, or not, the canine SLAM receptor by transfection experiments and by studying recombinants viruses expressing different combinations of wild-type and OP-CDV glycoproteins. We show that low fusogenicity is not due to a defect of the envelope proteins to reach the cell surface and that H(WT) determines persistent infection in a receptor-dependent manner, emphasizing the role of SLAM as a potent enhancer of fusogenicity. However, importantly, F(WT) reduced cell-to-cell fusion independently of the cell surface receptor, thus demonstrating that the fusion protein of the neurovirulent A75/17-CDV strain plays a key role in determining persistent infection.

CD1d-antibody fusion proteins target iNKT cells to the tumor and trigger long-term therapeutic responses.

Despite the well-established antitumor activity of CD1d-restricted invariant natural killer T lymphocytes (iNKT), their use for cancer therapy has remained challenging. This appears to be due to their strong but short-lived activation followed by long-term anergy after a single administration of the CD1d agonist ligand alpha-galactosylceramide (αGC). As a promising alternative, we obtained sustained mouse iNKT cell responses associated with prolonged antitumor effects through repeated administrations of tumor-targeted recombinant sCD1d-antitumor scFv fusion proteins loaded with αGC. Here, we demonstrate that CD1d fusion proteins bound to tumor cells via the antibody fragment specific for a tumor-associated antigen, efficiently activate human iNKT cell lines leading to potent tumor cell lysis. The importance of CD1d tumor targeting was confirmed in tumor-bearing mice in which only the specific tumor-targeted CD1d fusion protein resulted in tumor inhibition of well-established aggressive tumor grafts. The therapeutic efficacy correlated with the repeated activation of iNKT and natural killer cells marked by their release of TH1 cytokines, despite the up-regulation of the co-inhibitory receptor PD-1. Our results demonstrate the superiority of providing the superagonist αGC loaded on recombinant CD1d proteins and support the use of αGC/sCD1d-antitumor fusion proteins to secure a sustained human and mouse iNKT cell activation, while targeting their cytotoxic activity and cytokine release to the tumor site.

Techniques de "non-fusion" en chirurgie rachidienne [Non fusion techniques in spinal surgery]

In order to prevent adjacent segment degeneration following spinal fusion new techniques are being used. Lumbar disc arthroplasty yields mid term results equivalent to those of spinal fusion. Cervical disc arthroplasty is indicated in the treatment of cervicobrachialgia with encouraging initial results. The ability of arthroplasty to prevent adjacent segment degeneration has yet to be proven. Although dynamic stabilization had not been proven effective in treating chronic low back pain, it might be useful following decompression of lumbar spinal stenosis in degenerative spondylolisthesis. Interspinal devices are useful in mild lumbar spinal stenosis but their efficacy in treating low back pain is yet to be proven. Confronted with a growing number of new technologies clinicians should remain critical while awaiting long term results.

Gene transfer of a soluble IL-1 type 2 receptor-Ig fusion protein improves cardiac allograft survival in rats.

OBJECTIVE: Interleukin-1 (IL-1) mediates ischemia-reperfusion injury and graft inflammation after heart transplantation. IL-1 affects target cells through two distinct types of transmembrane receptors, type-1 receptor (IL-1R1), which transduces the signal, and the non-signaling type-2 receptor (IL-1R2), which acts as a ligand sink that subtracts IL-1beta from IL-1R1. We analyzed the efficacy of adenovirus (Ad)-mediated gene transfer of a soluble IL-1R2-Ig fusion protein in delaying cardiac allograft rejection and the mechanisms underlying the protective effect. METHODS: IL-1 inhibition by IL-1R2-Ig was tested using an in vitro functional assay whereby endothelial cells preincubated with AdIL-1R2-Ig or control virus were stimulated with recombinant IL-1beta or tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha), and urokinase-type plasminogen activator (u-PA) induction was measured by zymography. AdIL-1R2-Ig was delivered to F344 rat donor hearts ex vivo, which were placed in the abdominal position in LEW hosts. Intragraft inflammatory cell infiltrates and proinflammatory cytokine expression were analyzed by immunohistochemistry and real-time reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR), respectively. RESULTS: IL-1R2-Ig specifically inhibited IL-1beta-induced u-PA responses in vitro. IL-1R2-Ig gene transfer reduced intragraft monocytes/macrophages and CD4(+) cell infiltrates (p<0.05), TNF-alpha and transforming growth factor-beta (TGF-beta) expression (p<0.05), and prolonged graft survival (15.6+/-5.7 vs 10.3+/-2.5 days with control vector and 10.1+/-2.1 days with buffer alone; p<0.01). AdIL-1R2-Ig combined with a subtherapeutic regimen of cyclosporin A (CsA) was superior to CsA alone (19.4+/-3.0 vs 15.9+/-1.8 days; p<0.05). CONCLUSIONS: Soluble IL-1 type-2 receptor gene transfer attenuates cardiac allograft rejection in a rat model. IL-1 inhibition may be useful as an adjuvant therapy in heart transplantation.

PAX3/FOXO1 fusion gene status is the key prognostic molecular marker in rhabdomyosarcoma and significantly improves current risk stratification.

PURPOSE: To improve the risk stratification of patients with rhabdomyosarcoma (RMS) through the use of clinical and molecular biologic data. PATIENTS AND METHODS: Two independent data sets of gene-expression profiling for 124 and 101 patients with RMS were used to derive prognostic gene signatures by using a meta-analysis. These and a previously published metagene signature were evaluated by using cross validation analyses. A combined clinical and molecular risk-stratification scheme that incorporated the PAX3/FOXO1 fusion gene status was derived from 287 patients with RMS and evaluated. RESULTS: We showed that our prognostic gene-expression signature and the one previously published performed well with reproducible and significant effects. However, their effect was reduced when cross validated or tested in independent data and did not add new prognostic information over the fusion gene status, which is simpler to assay. Among nonmetastatic patients, patients who were PAX3/FOXO1 positive had a significantly poorer outcome compared with both alveolar-negative and PAX7/FOXO1-positive patients. Furthermore, a new clinicomolecular risk score that incorporated fusion gene status (negative and PAX3/FOXO1 and PAX7/FOXO1 positive), Intergroup Rhabdomyosarcoma Study TNM stage, and age showed a significant increase in performance over the current risk-stratification scheme. CONCLUSION: Gene signatures can improve current stratification of patients with RMS but will require complex assays to be developed and extensive validation before clinical application. A significant majority of their prognostic value was encapsulated by the fusion gene status. A continuous risk score derived from the combination of clinical parameters with the presence or absence of PAX3/FOXO1 represents a robust approach to improving current risk-adapted therapy for RMS.

Functions of the human papillomavirus type 16 E4 protein

1. Abstract Cervical cancer is thought to be the consequence of infection by human papillomaviruses (HPV). In the majority of cases, DNA from HPV type 16 (HPV16) is found in malignant cervical lesions. The initial steps leading to transformation of an infected cell are not clearly understood but in most cases, disruption and integration of the episomal viral DNA must take place. As a consequence, the E2 and E4 genes are usually not expressed whereas the E6 and E7 oncogenes are highly expressed. However, in a normal infection in which the viral DNA is maintained as an episome, all viral genes are expressed. The pattern according to which the viral proteins are made, and therefore the life cycle of the virus, is tightly linked to the differentiation process of the host keratinocyte. The study of the viral oncogenes E6 and E7 has revealed crucial functions in the process of malignant transformation such as degradation of the p53 tumor suppressor protein, deregulation of the Retinoblastoma protein pathway and activation of the telomerase ribonucleoprotein. All these steps are necessary for cancerous lesions to develop. However, the loss of the E2 gene product seems to be necessary for sufficient expression of E6 and E7 in order to achieve such effects. In normal infections, the E4 protein is made abundantly in the later stages of the viral life cycle. Though extensive amounts of work have been carried out to define the function of E4, it still remains unclear. In this study, several approaches have been used to try and determine the functions of E4. First, a cell-penetrating fusion protein was designed and produced in order to circumvent the chronic difficulties of expressing E4 in mammalian cells. Unfortunately, this approach was not successful due to precipitation of the purified fusion protein. Second, the observation that E4 accumulates in cells having modified their adhesion properties led to the hypothesis that E4 might be involved in the differentiation process of keratinocytes. Preliminary results suggest that E4 triggers differentiation. Last, as E4 has been reported to collapse the cytokeratin network of keratinocytes, a direct approach using atomic force microscopy has allowed us to test the potential modification of mechanical properties of cells harboring reorganized cytokeratin networks. If so, a potential role for E4 in viral particle release could be hypothesized. 2. Résumé Il a été établi que le cancer du col de l'utérus se développe essentiellement à la suite d'une infection par le virus du papillome humain (HPV). Dans la majorité des cas analysés, de l'ADN du HPV de type 16 (HPV16) est détecté. Les étapes initiales de la transformation d'une cellule infectée sont mal connues mais il semble qu'une rupture du génome viral, normalement épisomal, suivi d'une intégration dans le génome de la cellule hôte soient des étapes nécessaires dans la plupart des cas. Or il semble qu'il y ait une sélection pour les cas où l'expression des oncogènes viraux E6 et E7 soit favorisée alors que l'expression des gènes E2 et E4 est en général impossible. Par contre, dans une infection dite normale où le génome viral n'est pas rompu, il n'y pas développement de cancer et tous les gènes viraux sont exprimés. L'ordre dans lequel les protéines virales sont produites, et donc le cycle de réplication du virus, est intimement lié au processus de différentiation de la cellule hôte. L'étude des protéines oncogènes E6 et E7 a révélé des fonctions clés dans le processus de transformation des cellules infectées telles que la dégradation du suppresseur de tumeur p53, la dérégulation de la voie de signalisation Rb ainsi que l'activation de la télomérase. Toutes ces activités sont nécessaires au développement de lésions cancéreuses. Toutefois, il semble que l'expression du gène E2 doit être empêchée afin que suffisamment des protéines E6 et E7 soient produites. Lorsque le gène E2 est exprimé, et donc lorsque le génome viral n'est pas rompu, les protéines E6 et E7 n'entraînent pas de telles conséquences. Le gène E4, qui se trouve dans la séquence codante de E2, a aussi besoin d'un génome viral intact pour être exprimé. Dans une infection normale, le gène E4 est exprimé abondamment dans les dernières étapes de la réplication du virus. Bien que de nombreuses études aient été menées afin de déterminer la fonction virale à E4, aucun résultat n'apparaît évident. Dans ce travail, plusieurs approches ont été utilisées afin d'adresser cette question. Premièrement, une protéine de fusion TAT-E4 a été produite et purifiée. Cette protéine, pouvant entrer dans les cellules vivantes par diffusion au travers de la membrane plasmique, aurait permis d'éviter ainsi les problèmes chroniques rencontrés lors de l'expression de E4 dans les cellules mammifères. Malheureusement, cette stratégie n'a pas pu être utilisée à cause de la précipitation de la protéine purifiée. Ensuite, l'observation que E4 s'accumule dans les cellules ayant modifié leurs propriétés d'adhésion a suggéré que E4 pourrait être impliqué dans le procédé de différentiation des kératinocytes. Des résultats préliminaires supportent cette possibilité. Enfin, il a été montré que E4 pouvait induire une réorganisation du réseau des cytokératines. Une approche directe utilisant le microscope à force atomique nous a ainsi permis de tester une potentielle modification des propriétés mécaniques de cellules ayant modifié leur réseau de cytokératines en présence de E4. Si tel est le cas, un rôle dans la libération de particules virales peut être proposé pour E4.

Génération d'une souris dépourvue du gène VIT32 de manière conditionnelle: étude du phénotype rénal chez les souris dépourvues de RGS2

Résumé Dans le rein, la vasopressine possède un rôle essentiel dans la régulation fine du transport d'eau et participe au contrôle de la réabsorption du sodium. Cette action est conduite par l'activation du récepteur à la vasopressine V2R situé dans l'anse de Henle, dans le tubule connecteur et dans le canal collecteur du néphron des rongeurs et conduit à la formation d'AMPc entraînant un mécanisme d'action caractérisé par deux phases distinctes. Le premier effet de la vasopressine est non génomique et a lieu rapidement après l'activation du récepteur, la deuxième phase est plus tardive et possède la caractéristique de moduler la transcription d'un réseau de gènes. Parmi ces gènes, plusieurs sont directement impliqués dans le transport d'eau et de sodium, comme l'Aqp2 et 3, ENaC et la Na,K-ATPase. L'identification des effets de la voie de signalisation de la vasopressine représente un point crucial pour la compréhension des mécanismes moléculaires de la réabsorption de l'eau et du sodium dans le néphron. L'analyse en série de l'expression de gènes (SAGE) réalisée en 2001 dans notre laboratoire a permis de caractériser le transcriptome dépendant de la vasopressine dans la lignée cellulaire mpkCCDc14,a dérivée du canal collecteur cortical (CCD) de souris. Deux des transcrits induits par la vasopressine (VIT) ont fait l'objet des études de ce travail de thèse. Le premier est VIT32 (Vasopressin induced transcript 32) qui code pour une protéine ne possédant aucune homologie avec des domaines protéiques dont la fonction est connue. Dans le système d'expression de l'ovocyte de Xenopus laevis, VIT32 induit la maturation des ovocytes et diminue le courant sensible à l'amiloride de manière dépendante de la voie des MAPK. Dans les mpkCCDc14, l'inhibition de la voie des MAPK diminue le courant sodique en diminuant l'activité de la Na,K-ATPase, mais sans modifier le courant d'ENaC. Ainsi la voie de signalisation des MAPK peut avoir des cibles différentes suivant le système dans lequel elle est étudiée. C'est pourquoi nous avons décidé de poursuivre l'étude de VIT32 dans un contexte physiologique en créant une souris dépourvue du gène codant pour VIT32 de manière conditionnelle (conditional knockout). La première partie de cette thèse a donc consisté à générer cette souris. Le deuxième transcrit induit par la vasopressine qui a été étudié dans cette thèse est RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). In vitro, il a été montré que RGS2 inhibe des voies de signalisation dépendantes de récepteurs couplés à des protéines Gq et Gs. Dans notre étude, nous avons montré que dans le néphron de rein de souris, RGS2 est colocalisé avec V2R. In vivo, la vasopressine sécrétée lors d'une restriction en eau imposée à des souris augmente l'expression de RGS2. De plus, l'accumulation d'AMPc engendrée par l'action de la vasopressine sur les canaux collecteurs est significativement plus grande chez les souris dépourvues de RGS2 (rgs2 -/-). Cette induction de la signalisation de la vasopressine est corrélée à une augmentation de la réabsorption d'eau chez les souris rgs2 -/-. Ainsi RGS2 serait impliqué dans le rétrocontrôle négatif de la voie de signalisation de la vasopressine. Abstract In the kidney, vasopressin plays a key role in the control of water balance and participates in salt reabsorption. These actions are induced by the activation of V2 vasopressin receptor (V2R) located in the loop of Henle, in the connecting tubule and in the collecting duct leading to an increase in intracellular cAMP levels. The V2R-mediated vasopressin action elicits a rapid, non-genomic effect, during which water and salt reabsorption is rapidly increased and a late or genomic effect characterised by the long-term regulation of water and salt reabsorption through the transcriptional activation of a gene network that includes Aqp2, Aqp3, ENaC and Na,K-ATPase. Serial analysis of gene expression (SAGE) performed in 2001 in our laboratory characterised the vasopressin induced transcripts (VIT) in the mpkCCDc14 cell line. Two of them are studied in this thesis. The first one is VIT32 (Vasopressin induced transcript 32) that encodes a protein that has no homology with any protein domain of known function. In the Xenopus laevis oocyte, VIT32 induces oocyte maturation and downregulates the ENaC amiloride sensitive current via the activation of the MAPK pathway. In mpkCCDc14 cell line, the MAPK pathway inhibition leads to a decrease of Na,K-ATPase activity without affecting ENaC current. Therefore, the MAPK pathway can act on different targets depending on the cellular context. Thus, we decided to investigate the function of VIT32 in its physiological environment by performing a conditional knockout mouse of VIT32. The first part of this thesis consisted in generating this mouse. The second studied vasopressin induced transcript is RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). In vitro, RGS2 has been shown to inhibit Gq and Gs protein-coupled receptor pathway. In our study we show that RGS2 is co-localized with V2R in the mouse nephron. In vivo, vasopressin secreted during water restriction up-regulates RGS2 expression. Moreover, vasopressin-dependant accumulation of CAMP is significantly increased in the cortical collecting duct of RGS2 knockout mice. This increase is correlated with an increase in water reabsorption. RGS2 could be involved in the negative feedback regulation of V2R signalling. Résumé tout public Le corps humain est composé d'environ 60% d'eau répartie à l'intérieur et à l'extérieur des cellules de notre organisme. Les cellules, unités fondamentales du vivant, puisent l'oxygène et les nutriments indispensables à leur fonctionnement dans le liquide extracellulaire. La composition du milieu doit être constante, car les variations peuvent perturber considérablement et parfois fatalement la fonction des cellules. Ainsi les organismes pluricellulaires ont développé des mécanismes permettant de contrôler la constance du milieu extracellulaire afin de maintenir l'état d'équilibre nommé homéostasie. Le rein joue un rôle majeur dans cette homéostasie grâce à sa capacité de réabsorber l'eau et les solutés en fonction des besoins de l'organisme. Cette fonction du rein est régulée par différentes hormones comme la vasopressine, qui permet de contrôler la réabsorption fine de l'eau et des solutés. Dans leurs membranes, les cellules possèdent des récepteurs leur permettant de répondre aux signaux extracellulaires comme le sont entre autres les hormones. Ainsi les cellules sensibles à la vasopressine possèdent un récepteur nommé V2R qui permet d'intégrer les signaux de la vasopressine en déclenchant tout une cascade d'événements conduisant à une modification de l'expression de certaines protéines impliquées directement ou non dans la réabsorption de l'eau et des solutés. Une étude précédente élaborée au sein de notre laboratoire a permis de répertorier les protéines dont l'expression est augmentée par de la vasopressine. Deux de ces protéines ont fait l'objet des études de cette thèse. La première protéine induite par la vasopressine est VIT32 (Vasopressin induced transcript 32). Cette protéine est entre autres impliquée dans la réabsorption du sodium, mais la fonction précise de VIT32 dans ce transport n'a pas pu être déterminée. Une des approches possibles pour l'étude de la fonction d'une protéine est de supprimer son expression chez la souris et d'étudier les conséquences de son absence. Ces souris sont appelées des souris knockout, puisque la protéine en question ne peut plus agir. La première partie de cette thèse a donc consisté à générer une souris dépourvue du gène de VIT32. La deuxième protéine étudiée est RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). Cette protéine inhibe certaines voies de signalisation activées par différentes hormones. Dans cette partie du travail de thèse, nous avons pu mettre en évidence que RGS2 agit comme un inhibiteur de la voie de signalisation de la vasopressine. En modifiant cette signalisation, RGS2 serait donc un médiateur du contrôle de la réabsorption d'eau dans les cellules du rein sensibles à la vasopressine.