La régulation génique chez Solanum chacoense : de la pollinisation jusqu’à l’embryogenèse

Chez les végétaux supérieurs, l’embryogenèse est une phase clé du développement au cours de laquelle l’embryon établit les principales structures qui formeront la future plante et synthétise et accumule des réserves définissant le rendement et la qualité nutritionnelle des graines. Ainsi, la compréhension des évènements moléculaires et physiologiques menant à la formation de la graine représente un intérêt agronomique majeur. Toutefois, l'analyse des premiers stades de développement est souvent difficile parce que l'embryon est petit et intégré à l'intérieur du tissu maternel. Solanum chacoense qui présente des fleurs relativement grande facilitant l’isolation des ovules, a été utilisée pour l’étude de la biologie de la reproduction plus précisément la formation des gamètes femelles, la pollinisation, la fécondation et le développement des embryons. Afin d'analyser le programme transcriptionnel induit au cours de la structuration de ces étapes de la reproduction sexuée, nous avons mis à profit un projet de séquençage de 7741 ESTs (6700 unigènes) exprimés dans l’ovule à différents stades du développement embryonnaire. L’ADN de ces ESTs a été utilisé pour la fabrication de biopuces d’ADN. Dans un premier temps, ces biopuces ont été utilisé pour comparer des ADNc issus des ovules de chaque stade de développement embryonnaire (depuis le zygote jusqu’au embryon mature) versus un ovule non fécondé. Trois profils d’expression correspondant au stade précoce, intermédiaire et tardive ont été trouvés. Une analyse plus approfondie entre chaque point étudié (de 0 à 22 jours après pollinisation), a permis d'identifier des gènes spécifiques caractérisant des phases de transition spécifiques. Les annotations Fonctionnelles des gènes differentiellement exprimés nous ont permis d'identifier les principales fonctions cellulaires impliquées à chaque stade de développement, révélant que les embryons sont engagés dans des actifs processus de différenciation. Ces biopuces d’ADN ont été par la suite utilisé pour comparer différent types de pollinisation (compatible, incompatible, semi-compatible et inter-espèce) afin d’identifier les gènes répondants à plusieurs stimuli avant l'arrivé du tube pollinique aux ovules (activation à distance). Nous avons pu démontrer que le signal perçu par l’ovaire était différent et dépend de plusieurs facteurs, incluant le type de pollen et la distance parcourue par le pollen dans le style. Une autre analyse permettant la comparaison des différentes pollinisations et la blessure du style nous a permis d’identifier que les programmes génétiques de la pollinisation chevauchent en partie avec ceux du stress. Cela était confirmé en traitant les fleurs par une hormone de stress, méthyle jasmonate. Dans le dernier chapitre, nous avons utilisé ces biopuces pour étudier le changement transcriptionnel d’un mutant sur exprimant une protéine kinase FRK2 impliqué dans l’identité des ovules. Nous avons pu sélectionner plusieurs gènes candidat touchés par la surexpression de cette kinase pour mieux comprendre la voie se signalisation. Ces biopuces ont ainsi servi à déterminer la variation au niveau transcriptionnelle des gènes impliqués lors de différents stades de la reproduction sexuée chez les plantes et nous a permis de mieux comprendre ces étapes.

Influence of Photoactivation Protocol and Light Guide Distance on Conversion and Microleakage of Composite Restorations

Purpose: To evaluate the effect of light guide distance and the different photoactivation methods on the degree of conversion (DC) and microleakage of a composite. Methods and Materials: Three photoactivation protocols (600mW/cm(2) x 40 seconds; 400 mW/cm(2) x 60 seconds or 200 mW/cm(2) x 20 seconds, followed by 500 mW/cm(2) X 40 seconds) and three distances from the light source (0, 3 or 7 mm) were tested. Cylindrical specimens (5 nun diameter; 2 mm tall; n=3) were prepared for the DC test (FT-Raman). Class V cavities were made in 90 bovine incisors to conduct the microleakage test. The specimens were conditioned for 15 seconds with phosphoric acid (37%), followed by application of the adhesive system Prime & Bond NT (Dentsply/Caulk). The preparations were restored in bulk. The specimens were stored for 24 hours in distilled water (37 degrees C) before being submitted to the silvernitrate microleakage protocol. The restorations were sectioned and analyzed under 25x magnification. Results: Statistical analyses (two-way ANOVAs and Tukey test, alpha=0.05) found significance only for the factor distance (p=0.015) at the top of the composite for the DC test. Conversion was statistically lower for the 7 mm groups compared to the 0 and 3 mm groups, which were equivalent to each other. At the bottom of the specimens, none of the factors or interactions was significant (p<0.05). The Kruskal-Wallis test showed that, in general, the soft-start method led to lower microleakage scores when compared to the continuous modes, mainly when associated with a distancing of 7 mm (p<0.01). With the exception of specimens irradiated with 400mW/cm(2) that did not demonstrate variations on scores for the distances tested, higher microleakage was observed for shorter distances from the light source. Conclusions: Soft-start methods may reduce microleakage when the light guide distancing provides a low level of irradiance, which also causes a discrete reduction in the DC.

Long-distance wound signalling in arabidopsis

The leaves of all plants use elaborate and inducible defence systems to protect themselves. A wide variety of such defences are known and they include defence chemicals such as alkaloids, phenolics and terpenes, physical structures ranging from fibre cells to silica deposits, and a wide variety of defence proteins many of which target digestive processes in herbivores. It has long been known that the defence responses of plants under attack by insects are not restricted to the site of attack. Instead, if a leaf is damaged, defence can be triggered in other parts of the plant body, for example in distal leaves or even in roots and flowers. This raises the question of what are the organ-to-organ signals that coordinate this process. Several hypotheses have been proposed. These include the long-distance transfer of chemical signals through the plant vasculature, hydraulic signals that may transit through the xylem, and electrical signals that would move through living tissues such as the phloem. Much evidence for each of these scenarios has been published. In this thesis we took advantage of the fact that many plant defence responses are regulated by a signal transduction pathway based on a molecule called jasmonic acid. We used this molecule, one of its derivatives (jasmonoyl-isoleucine), and some of the genes it regulates as markers. Using these we investigated the possible role of the electrical signals in the leaf- to-leaf activation of the jasmonate pathway. We found that feeding insects stimulate easily detected electrical activity in the leaves of Arabidopsis thaliana and we used non-invasive surface electrodes to record this activity. This approach showed that jasmonate pathway activity and the electrical activity provoked by mechanical wounding occurred within identical spatial boundaries. Measurements of the apparent speed of surface potentials agreed well with previous velocity estimates for the speed of leaf-to-leaf signals that activate the jasmonate pathway. Using this knowledge we were able to investigate the effects of current injection into Arabidopsis leaves. This resulted in the strong expression of many jasmonate-regulated genes. All these results showed that electrical activity and the activation of jasmonate signalling were highly correlated. In order to test for possible causal links between the two processes, we conducted a small-scale reverse genetic screen on a series of T-DNA insertion mutants in ion channel genes and in other genes encoding proteins such as proton pumps. This screen, which was based on surface potential measurements, revealed that mutations in genes related to ionotropic glutamate receptors in animals had impaired electrical activity after wounding. Combining mutation of two of these glutamate-receptor-like genes in a double mutant reduced the response of leaves to current injection. When a leaf of this double mutant was wounded it failed to transmit a long-distance signal to a distal leaf. This result distinguished the double mutant from the wild-type plant and provides the first genetic evidence that electrical signalling is necessary to coordinate defence responses between organs in plants. - Les feuilles des plantes disposent de systèmes de défense inductibles très élaborés. Un grand nombre de ces systèmes de défenses sont connus et sont basés sur des composés chimiques comme les alcaloïdes, les composés phénoliques ou les terpènes, des systèmes physiques allant de la production de cellules fibreuses aux cristaux de silice ainsi qu'un grand nombre de protéines de défense ciblant le processus digestif des herbivores. Il est connu dépuis longtemps que la réponse défensive de la plante face à l'attaque pas un insecte n'est pas seulement localisée au niveau de la zone d'attaque. A la place, si une feuille est attaquée, les systèmes de défense peuvent être activés ailleurs dans la plante, comme par exemple dans d'autres feuilles, les racines ou même les fleurs. Ces observations soulèvent la question de la nature des signaux d'organes à organes qui régulent ces systèmes. Plusieurs hypothèses ont été formulées; une ou plusieures molécules pourraient être véhiculées dans la plante grâce au système vasculaire, un signal hydraulique transmis au travers du xylème ou encore des signaux électriques transmis par les cellules comme dans le phloème par exemple. De nombreuses études ont été publiées sur ces différentes hypothèses. Dans ce travail de thèse, nous avons choisi d'utiliser à notre avantage le fait que de nombreuses réponses de défense de la plante sont régulées par une même voie de signalisation utilisant l'acide jasmonique. Nous avons utilisé comme marqueurs cette molécule, un de ses dérivés (le jasmonoyl-isoleucine) ainsi que certains des gènes que l'acide jasmonique régule. Nous avons alors testé l'implication de la transmission de signaux électriques dans l'activation de la voie du jasmonate de feuille à feuille. Nous avons découvert que les insectes qui se nourrissent de feuilles d'Arabidopsis thaliana activent un signal électrique que nous avons pu mesurer grâce à une technique non invasive d'électrodes de surface. Les enregistrements ont montré que la génération de signaux électriques et l'activation de la voie du jasmonate avaient lieu aux mêmes endroits. La mesure de la vitesse de déplacement des impulsions électriques correspond aux estimations faites concernant l'activation de la voie du jasmonate. Grâce à cela, nous avons pu tester l'effet d'injection de courant électrique dans les feuilles d'Arabidopsis. La conséquence a été une forte expression de nombreux gènes de la voie du jasmonate, suggérant une forte corrélation entre l'activité électrique et l'activation de la voie du jasmonate. Afin de tester le lien de cause entre ces deux phénomènes, nous avons entrepris un criblage génétique sur une série de mutants d'insertion à l'ADN-T dans des gènes de canaux ioniques et d'autres gènes d'intérêt comme les gènes des pompes à protons. Ce criblage, basé sur la mesure de potentiels de surface, a permis de montrer que plusieurs mutations de gènes liés aux récepteurs au glutamate ionotropique présentent une baisse drastique de leurs activités électriques après une blessure mécanique des feuilles par rapport au type sauvage. Par la combinaison de deux mutations de ces récepteurs au glutamate en un double mutant, on obtient une réponse à la stimulation électrique encore plus faible. Quand une feuille du double mutant est blessée, elle est incapable de transmettre un signal à longue distance vers une feuille éloignée. Ce résultat permet de distinguer le double mutant de la plante sauvage et amène la première preuve génétique que l'activité électrique est nécessaire pour coordonner les réponses de défense entre les organes chez les plantes.

The squeeze cell hypothesis for the activation of jasmonate synthesis in response to wounding

Jasmonates are lipid mediators that control defence gene expression in response to wounding and other environmental stresses. These small molecules can accumulate at distances up to several cm from sites of damage and this is likely to involve cell-to-cell jasmonate transport. Also, and independently of jasmonate synthesis, transport and perception, different long-distance wound signals that stimulate distal jasmonate synthesis are propagated at apparent speeds of several cmmin(-1) to tissues distal to wounds in a mechanism that involves clade 3 GLUTAMATE RECEPTOR-LIKE (GLR) genes. A search for jasmonate synthesis enzymes that might decode these signals revealed LOX6, a lipoxygenase that is necessary for much of the rapid accumulation of jasmonic acid at sites distal to wounds. Intriguingly, the LOX6 promoter is expressed in a distinct niche of cells that are adjacent to mature xylem vessels, a location that would make these contact cells sensitive to the release of xylem water column tension upon wounding. We propose a model in which rapid axial changes in xylem hydrostatic pressure caused by wounding travel through the vasculature and lead to slower, radially dispersed pressure changes that act in a clade 3 GLR-dependent mechanism to promote distal jasmonate synthesis.

Stratégies d'activation du droit dans les politiques environnementales - Cas autour des bisses valaisans

Alors que les politiques publiques de protection de l'environnement se sont développées de manière exponentielle ces dernières décennies, les problèmes posés par les pollutions, la surexploitation des ressources naturelles ou les impacts du changement climatique demeu-rent et se renouvellent sans cesse. C'est que l'adoption d'une règle ne constitue jamais une fin en soi. Encore faut-il, pour qu'elle produise ses effets, que les acteurs se l'approprient, la traduisent comme une prescription qui s'impose au niveau concret de l'action. Or, au même titre que l'adoption d'une politique publique, sa mise en oeuvre représente un processus hautement conflictuel et politique. Loin d'être mécanique ou linéaire, cette phase est assimi-lable à un véritable processus d'appropriation des règles, émaillé de rapports de force et d'arrangements entre acteurs, de stratégies complémentaires ou concurrentes déployées par un large éventail de protagonistes. Tous ne poursuivent dans ce cadre pas des objectifs de concrétisation, certains cherchant à contourner ou à instrumentaliser les règles, à atté-nuer leurs effets ou à favoriser la mise en place de solutions sur mesure. Il y a, clairement, une distance de la règle à l'action. La présente thèse se propose de mettre en lumière la dimension politique de ces processus d'appropriation en reconstituant les jeux d'acteurs qui les composent. L'idée qui sous-tend la réflexion consiste à démontrer, sur la base d'une littérature variée (analyse des politiques publiques, droit, sociologie) et d'études de cas construits autour des bisses valaisans, le ca-ractère central des stratégies d'activation du droit. Ces dernières sont, dans un premier temps, mises en perspective au sein d'une approche qui appréhende le rapport entre règles et acteurs sur un mode moins managérial que ne le fait habituellement l'analyse des poli-tiques publiques. Relevant autant de démarches de concrétisation que de logiques alterna-tives (passivité, détournement, contournement, innovation), ces stratégies sont placées au coeur du cadre conceptuel élaboré, où elles entrent en interaction avec d'autres variables telles que les relations de pouvoir ou le caractère structurant du contexte institutionnel. Le potentiel analytique de l'approche développée est, dans un second temps, illustré à travers sa confrontation à trois études de cas gravitant autour des bisses : protection d'un écosys-tème aquatique ; gestion des risques de débordement et d'inondation ; développement ter-ritorial d'un village de montagne. Au final, le propos vient souligner tout l'intérêt d'une approche plus politique de la mise en oeuvre. La notion de stratégies d'activation et le cadre conceptuel développé contribuent à mettre en évidence un répertoire très fin de jeux d'acteurs, permettant d'organiser et de systématiser une analyse actorielle souvent réduite au minimum en raison de la difficulté à en rendre compte. La thèse apporte en ce sens une véritable plus-value à l'analyse des poli-tiques publiques, démontrant la manière dont les acteurs cherchent constamment à refor-muler les modalités de l'action collective (politics never end).

Stratégies d'activation du droit dans les politiques environnementales. Cas autour des bisses valaisans.

Alors que les politiques environnementales se sont développées de manière exponentielle ces dernières décennies, les problèmes demeurent. C'est que l'adoption d'une règle ne constitue jamais une fin en soi. Encore faut-il, pour qu'elle produise ses effets, que les acteurs se l'approprient, la traduisent comme une prescription au niveau de l'action. Or ce processus d'appropriation, loin d'être automatique, est émaillé de rapports de force et d'arrangements, de stratégies complémentaires ou concurrentes. Tous les acteurs ne poursuivent dans ce cadre pas des objectifs de concrétisation, certains cherchant au contraire à contourner ou à instrumentaliser les règles, à atténuer leurs effets ou à favoriser des solutions sur mesure. Il y a, clairement, une distance de la règle à l'action. Le présent ouvrage met en lumière la dimension politique de ces processus à travers le développement du concept de stratégies d'activation du droit. Relevant autant de démarches de concrétisation que de logiques alternatives (passivité, détournement, contournement, innovation), elles sont placées au coeur de la réflexion. Au final, le propos souligne l'intérêt d'une approche moins managériale de la mise en oeuvre. Les stratégies d'activation contribuent à mettre en évidence un répertoire très fin de jeux d'acteurs, à systématiser une analyse actorielle souvent réduite au minimum en raison de la difficulté à en rendre compte. L'ouvrage apporte en ce sens une véritable plus-value à l'analyse des politiques publiques.

Common parietal activation in musical mental transformations across pitch and time

We previously observed that mental manipulation of the pitch level or temporal organization of melodies results in functional activation in the human intraparietal sulcus (IPS), a region also associated with visuospatial transformation and numerical calculation. Two outstanding questions about these musical transformations are whether pitch and time depend on separate or common processing in IPS, and whether IPS recruitment in melodic tasks varies depending upon the degree of transformation required (as it does in mental rotation). In the present study we sought to answer these questions by applying functional magnetic resonance imaging while musicians performed closely matched mental transposition (pitch transformation) and melody reversal (temporal transformation) tasks. A voxel-wise conjunction analysis showed that in individual subjects, both tasks activated overlapping regions in bilateral IPS, suggesting that a common neural substrate subserves both types of mental transformation. Varying the magnitude of mental pitch transposition resulted in variation of IPS BOLD signal in correlation with the musical key-distance of the transposition, but not with the pitch distance, indicating that the cognitive metric relevant for this type of operation is an abstract one, well described by music-theoretic concepts. These findings support a general role for the IPS in systematically transforming auditory stimulus representations in a nonspatial context. (C) 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.

Echicetin coated polystyrene beads: a novel tool to investigate GPIb-specific platelet activation and aggregation.

von Willebrand factor/ristocetin (vWF/R) induces GPIb-dependent platelet agglutination and activation of αIIbβ3 integrin, which also binds vWF. These conditions make it difficult to investigate GPIb-specific signaling pathways in washed platelets. Here, we investigated the specific mechanisms of GPIb signaling using echicetin-coated polystyrene beads, which specifically activate GPIb. We compared platelet activation induced by echicetin beads to vWF/R. Human platelets were stimulated with polystyrene beads coated with increasing amounts of echicetin and platelet activation by echicetin beads was then investigated to reveal GPIb specific signaling. Echicetin beads induced αIIbβ3-dependent aggregation of washed platelets, while under the same conditions vWF/R treatment led only to αIIbβ3-independent platelet agglutination. The average distance between the echicetin molecules on the polystyrene beads must be less than 7 nm for full platelet activation, while the total amount of echicetin used for activation is not critical. Echicetin beads induced strong phosphorylation of several proteins including p38, ERK and PKB. Synergistic signaling via P2Y12 and thromboxane receptor through secreted ADP and TxA2, respectively, were important for echicetin bead triggered platelet activation. Activation of PKG by the NO/sGC/cGMP pathway inhibited echicetin bead-induced platelet aggregation. Echicetin-coated beads are powerful and reliable tools to study signaling in human platelets activated solely via GPIb and GPIb-triggered pathways.

Long-distance transcriptional enhancement by the histone acetyltransferase PCAF

Enhancers are defined by their ability to stimulate gene activity from remote sites and their requirement for promoter-proximal upstream activators to activate transcription. Here we demonstrate that recruitment of the p300/CBP-associated factor PCAF to a reporter gene is sufficient to stimulate promoter activity. The PCAF-mediated stimulation of transcription from either a distant or promoter-proximal position depends on the presence of an upstream activator (Sp1). These data suggest that acetyltransferase activity may be a primary component of enhancer function, and that recruitment of polymerase and enhancement of transcription are separable. Transcriptional activation by PCAF requires both its acetyltransferase activity and an additional activity within its N terminus. We also show that the simian virus 40 enhancer and PCAF itself are sufficient to counteract Mad-mediated repression. These results are compatible with recent models in which gene activity is regulated by the competition between deacetylase-mediated repression and enhancer-mediated recruitment of acetyltransferases.

Mechanisms underlying activation of neural stem cells in the adult central nervous system

À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.

Isomérisation du lactose en lactulose en solution modèle de lactose et dans du perméat de lactosérum par électro-activation supportée par échange ionique sur résine

L’isomérisation alcaline du lactose en lactulose a été effectuée électro-chimiquement à l’aide d’un réacteur d’électro-activation en combinaison avec des résines échangeuses d’anions de polystyrène de trois types; à savoir Lewatit VP-OC-1065 faible-acide, Lewatit MP-64 moyenne-acide et Lewatit Monoplus M500 forte-acide. Les paramètres opératoires qui ont fait l’objet de cette étude ont été étudiés sur trois blocs expérimentaux pour optimiser le système. Dans le Premier bloc, les paramètres étudiés sont : (1) ratio lactose-5%(p/v) : résine échangeuse d’anions (1:0.5, 1:1 et 1:2), (2) intensité du champ électrique : 50 mA, 100 mA et 200 mA et (3) type de résines : faible, moyenne et forte. Dans le Deuxième bloc, les paramètres mis à l’étude comprenaient : (1) l’intensité du champ électrique : 300 mA, 450 mA et 550 mA, (2) le débit de la solution traitée : 25 ml / min, 50 ml/ min et 100 ml/min et (3) la surface active de la membrane adjacente au compartiment cathodique : 0.78 cm2, 7.06 cm2 et 18.1 cm2. Le Troisième bloc expérimental a été effectué sur la base de la distance entre la membrane et l’électrode : 3.1 cm, 5.6 cm et 9 cm. Le même modèle expérimental a était également réalisé avec du perméat du lactosérum d’une concentration de 7% (p/v). Les résultats obtenus ont révélé que le meilleur rendement de l’isomérisation du lactose en lactulose était obtenu après 30 minutes d’électroactivation en utilisant une solution modèle de lactose-5% avec une valeur d’environ 20.1%. Les conditions opératoires qui ont permis d’avoir ce taux de conversion sont une intensité du courant de 550 mA, un débit de la solution de 25 ml/min, une surface active de la membrane de 7.06 cm2 et une distance de 9 cm entre la cathode et la membrane qui lui y est adjacente. En utilisant le perméat de lactosérum-7%, un taux de conversion de lactose en lactulose de 8.34% a était obtenu avec une intensité du courant de 200 mA, un débit de 120 ml/min, une surface active de de 18.1cm2 et une distance de 9 cm entre la membrane et l’électrode dans le compartiment cathodique. Les analyses de variance ont indiqué un effet catalytique significatif du type de la résine. En effet, la résine-forte a permis d’avoir les plus hauts rendements de la réaction d’isomérisation par électro-activation. La résistance électrique globale du système d’électroactivation dépendait de la valeur de l’intensité du courant. Le produit final était d’une grande pureté, car il ne présentait que quelques traces de galactose (< 4%).

Mechanisms underlying activation of neural stem cells in the adult central nervous system

À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.

Asymmetrical processing of olfactory input in the piriform cortex mediates "activation" of the avian navigation circuitry

The role of odors in the long-distance navigation of birds has elicited intense debate for more than half a century. Failure to resolve many of the issues fueling this debate is due at least in part to the absence of controls for a variety of non-specific effects that odors have on the navigational process. The present experiments were carried out to investigate whether the olfactory inputs are involved only in “activation” of neuronal circuitry involved in navigation or are also playing a role in providing directional information. Experienced adult pigeons were exposed to controlled olfactory stimuli during different segments of the journey (release site vs. displacement + release site). Protein levels of IEGs (immediate early genes used to mark synaptic activity) were analyzed in areas within the olfactory/navigation avian circuitry. The results indicate that 1) exposure to natural odors at the release site (and not before) elicit greater activation across brain regions than exposure to filtered air, artificial odors, and natural odors along the entire outward journey (from home to the release site, inclusive); 2) activation of the piriform cortex in terms of odor discrimination is lateralized; 3) activation of the navigation circuitry is achieved by means of lateralized activation of piriform cortex neurons. Altogether, the findings provide the first direct evidence that activation of the avian navigation circuitry is mediated by asymmetrical processing of olfactory input occurring in the right piriform cortex.