Étude ultrastructurale et développementale du récepteur EphA4 dans l’hippocampe du rat

Afin de mieux comprendre l’évolution des fonctions du récepteur EphA4 pendant le développement du système nerveux central (SNC), nous avons étudié sa localisation cellulaire et subcellulaire dans l’hippocampe du rat, d’abord chez l’adulte, puis pendant le développement postnatal, ainsi que ses rôles potentiels dans la genèse, la migration ou la maturation des cellules granulaires dans l’hippocampe adulte. Pour ce faire, nous avons utilisé la méthode d’immunocytochimie en microscopie photonique, électronique et confocale. En microscopie photonique, une forte immunoréactivité (peroxydase/DAB) pour EphA4 est observée aux jours 1 et 7 suivant la naissance (P1 et P7) dans les couches de corps cellulaires, avec un marquage notamment associé à la surface des corps cellulaires des cellules granulaires et pyramidales, ainsi que dans les couches de neuropile du gyrus dentelé et des secteurs CA3 et CA1. L’intensité du marquage diminue progressivement dans les couches de corps cellulaires, entre P7 et P14, pour devenir faible à P21 et chez l’adulte, tandis qu’elle persiste dans les couches de neuropile, sauf celles qui reçoivent des afférences du cortex entorhinal. En microscopie électronique, après marquage à la peroxydase/DAB, EphA4 décore toute la surface des cellules pyramidales et granulaires, du corps cellulaire jusqu’aux extrémités distales, entre P1 et P14, pour devenir confiné aux extrémités synaptiques, c’est-à-dire les terminaisons axonales et les épines dendritiques, à P21 et chez l’adulte. À la membrane plasmique des astrocytes, EphA4 est redistribué comme dans les neurones, marquant le corps cellulaire et ses prolongements proximaux à distaux, à P1 et P7, pour devenir restreint aux prolongements périsynaptiques distaux, à partir de P14. D’autre part, des axones en cours de myélinisation présentent souvent une forte immunoréactivité punctiforme à leur membrane plasmique, à P14 et P21. En outre, dans les neurones et les astrocytes, le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi et les vésicules de transport, organelles impliquées dans la synthèse, la modification posttraductionnelle et le transport des protéines glycosylées, sont aussi marqués, et plus intensément chez les jeunes animaux. Enfin, EphA4 est aussi localisé dans le corps cellulaire et les dendrites des cellules granulaires générées chez l’adulte, au stade de maturation où elles expriment la doublecortine (DCX). De plus, des souris adultes knockouts pour EphA4 présentent des cellules granulaires DCX-positives ectopiques, c’est-à-dire positionnées en dehors de la zone sous-granulaire, ce qui suggère un rôle d’EphA4 dans la régulation de leur migration. Ces travaux révèlent ainsi une redistribution d’EphA4 dans les cellules neuronales et gliales en maturation, suivant les sites cellulaires où un remodelage morphologique s’effectue : les corps cellulaires lorsqu’ils s’organisent en couches, les prolongements dendritiques et axonaux pendant leur croissance, guidage et maturation, puis les épines dendritiques, les terminaisons axonales et les prolongements astrocytaires distaux associés aux synapses excitatrices, jusque chez l’adulte, où la formation de nouvelles synapses et le renforcement des connexions synaptiques existantes sont exercés. Ces localisations pourraient ainsi correspondre à différents rôles d’EphA4, par lesquels il contribuerait à la régulation des capacités plastiques du SNC, selon le stade développemental, la région, l’état de santé, ou l’expérience comportementale de l’animal.

Rôle de l'acétylation du facteur de transcription IRF3

L’immunité innée est notre premier mécanisme de défense contre l’invasion des pathogènes. Cette défense est basée sur la reconnaissance d’éléments invariables des pathogènes par des récepteurs encodés dans les lignées germinales. Dans la réponse anti-virale, le facteur de transcription Interferon Regulatory Factor 3 (IRF3) joue un rôle clé dans la réponse interféron de type I, combattant ainsi la réplication virale et conférant un état anti-viral aux cellules infectées ainsi qu’aux cellules avoisinantes. IRF3 est une protéine dont l’activation et la phosphorylation sont régulées par les kinases TBK1 et IKKi. Nous proposons ici que l’acétylation est une modification post-traductionnelle importante dans la régulation de l’activité d’IRF3. Nous avons observé par immunobuvardage qu’IRF3 est acétylé de façon basale et que cette acétylation est induite par la présence du co-facteur CBP et est inhibée par la présence de la kinase TBK1. Par spectrométrie de masse, nous avons ensuite identifié huit lysines sujettes à l’acétylation sur IRF3. Aussi, par mutagénèse dirigée, nous avons muté de façon ponctuelle chacun de ces sites et avons déterminé que la mutation de la lysine 87 inhibe la capacité d’IRF3 à s’attacher à l’ADN en EMSA et à transactiver son élément de réponse en essai luciférase. Aussi, nous proposons que l’acétylation masque la charge positive de la lysine 87 et contrôle de façon négative l’activité du facteur de transcription IRF3. Notre groupe démontre ainsi pour la première fois l’acétylation du facteur de transcription dans un modèle cellulaire et propose que ce processus joue un rôle inhibiteur dans la régulation de la protéine.

Fonction de la protéine Ceroid lipofuscinosis neuronal 5 (CLN5) dans le tri et le recyclage à l’endosome

Le tri et le transport efficace des hydrolases acides vers le lysosome jouent un rôle critique pour la fonction des cellules. Plus de 50 maladies humaines sont dues à des mutations des enzymes lysosomales, des protéines régulant des processus-clés du transport vers le lysosome ou des enzymes effectuant des modifications posttraductionnelles importantes pour la fonction du lysosome. L’objectif de cette thèse est d’identifier des protéines et des mécanismes permettant à la cellule de réguler le transport des enzymes vers le lysosome. Nous avons formulé l’hypothèse que des protéines mutées dans des maladies lysosomales et dont les fonctions étaient inconnues pouvaient jouer un rôle dans le transport vers le lysosome. Les céroïdes-lipofuscinoses neuronales forment une famille de maladies lysosomales rares mais sont aussi les maladies neurodégénératives infantiles les plus fréquentes. Plusieurs gènes impliqués dans les NCL encodent des protéines aux fonctions inconnues. Les travaux présentés dans cette thèse ont identifié la protéine « ceroid lipofuscinosis neuronal-5 » (CLN5) qui est localisée à l’endosome et au lysosome comme élément nécessaire au recrutement et à l’activation de rab7. Rab7 est une protéine Rab-clé qui contrôle le trafic à l’endosome tardif. Cette petite GTPase est impliquée dans le recrutement de retromer, un complexe protéique qui régule le trafic de l’endosome vers l’appareil de Golgi des récepteurs de tri lysosomal comme sortilin et le récepteur du mannose-6-phosphate. Dans les cellules où CLN5 est déplété, les récepteurs de tri lysosomal sont moins recyclés plus rapidement dégradés. En utilisant des expériences de photomarquage nous avons aussi pu démontrer que Rab7 est moins activées en l’absence de CLN5. Pour exécuter leur fonction les protéines rabs doivent être recrutée à la membrane et activées par l’échange d’une molécule de GDP pour une molécule de GTP. Le recrutement des Rabs à la membrane nécessite une modification posttraductionnelle lipidique pour être facilités. En utilisant un modèle de levures nous avons démontré que l’homologue de Rab7, Ypt7 est palmitoylée. Nous avons aussi démontré que la palmitoyltransférase Swif1 est nécessaire au recrutement de Ypt7 à la membrane. Nous avons aussi remarqué que les sous- unités de retromer chez la levure sont moins recrutées lorsque les palmitoyltransférases sont déplétées. Dans les cellules de mammifères nous avons démontré que Rab7 est également palmitoylé et que cette palmitoylation est possiblement effectuée par les palmitoyltransférases DHHC1 et DHHC8. La palmitoylation de Rab7 a lieu sur les cystéines en C-terminal qui sont nécessaires au recrutement membranaire et qui auparavant étaient uniquement décrites comme prénylées. En utilisant la méthode de « click chemistry » nous avons découvert que lorsque la prénylation de Rab7 est bloquée le niveau de palmitoylation augmente. Pour caractériser l’interaction entre CLN5 et Rab7 nous avons performé des expériences afin d’établir définitivement la topologie de cette protéine. Nous avons ainsi démontré que CLN5 est une protéine hautement glycosylée qui est initialement traduite en protéine transmembranaire et subséquemment clivée par un membre de la famille des peptidase de peptide signal (SPP). Cette protéine soluble peut alors possiblement interagir avec CLN3 qui est aussi palmitoylée pour recruter et activer Rab7. Nos études suggèrent pour la première fois que CLN5 pourrait être un recruteur et un activateur de Rab7 qui agirait avec la protéine CLN3 pour séquestrer Rab7 avec les autres récepteurs palmitoylés et permettre leur recyclage vers l’appareil de Golgi.

Bioactive mesopore-glass microspheres with controllable protein-delivery properties by biomimetic surface modification

Microsphere systems with the ideal properties for bone regeneration need to be bioactive, and at the same time possess the capacity for controlled protein/drug-delivery; however, the current crop of microsphere system fails to fulfill these properties. The aim of this study was to develop a novel protein-delivery system of bioactive mesoporous glass (MBG) microspheres by a biomimetic method through controlling the density of apatite on the surface of microspheres, for potential bone tissue regeneration. MBG microspheres were prepared by using the method of alginate cross-linking with Ca2+ ions. The cellular bioactivity of MBG microspheres was evaluated by investigating the proliferation and attachment of bone marrow stromal cell (BMSC). The loading efficiency and release kinetics of bovine serum albumin (BSA) on MBG microspheres were investigated after coprecipitating with biomimetic apatite in simulated body fluids (SBF). The results showed that MBG microspheres supported BMSC attachment and the Si containing ionic products from MBG microspheres stimulated BMSCs proliferation. The density of apatite on MBG microspheres increased with the length of soaking time in SBF. BSA-loading efficiency of MBG was significantly enhanced by co-precipitating with apatite. Furthermore, the loading efficiency and release kinetics of BSA could be controlled by controlling the density of apatite formed on MBG microspheres. Our results suggest that MBG microspheres are a promising protein-delivery system as a filling material for bone defect healing and regeneration.

Family-focused weight management program for five- to nine-year-olds incorporating parenting skills training with healthy lifestyle information to support behaviour modification

his case study aims to describe how general parenting principles can be used as part of parent-led, family-focused child weight management that is in line with current Australian Clinical Practice Guidelines. A parent-led, family-focused child weight management program was designed for use by dietitians with parents of young children (five- to nine-year-olds). The program utilises the cornerstones of overweight treatment: diet, activity, behaviour modification and family support delivered in an age-appropriate, family-focused manner. Parents participate in 16 sessions (4 parenting-focused, 8 lifestyle-focused and 4 individual telephone support calls) conducted weekly, fortnightly then monthly over six months. This case study illustrates how a family used the program, resulting in reduced degree of overweight and stabilised waist circumference in the child over 12 months. In conclusion, linking parenting skills to healthy family lifestyle education provides an innovative approach to family-focused child weight management. It addresses key Australian Clinical Practice Guidelines, works at the family level, and provides a means for dietitians to easily adopt age-appropriate behaviour modification as part of their practice.

Development of accident modification factors on intersection crash maneuvers

In order to estimate the safety impact of roadway interventions engineers need to collect, analyze, and interpret the results of carefully implemented data collection efforts. The intent of these studies is to develop Accident Modification Factors (AMF's), which are used to predict the safety impact of various road safety features at other locations or in upon future enhancements. Models are typically estimated to estimate AMF's for total crashes, but can and should be estimated for crash outcomes as well. This paper first describes data collected with the intent estimate AMF's for rural intersections in the state of Georgia within the United Sates. Modeling results of crash prediction models for the crash outcomes: angle, head-on, rear-end, sideswipe (same direction and opposite direction) and pedestrian-involved crashes are then presented and discussed. The analysis reveals that factors such as the Annual Average Daily Traffic (AADT), the presence of turning lanes, and the number of driveways have a positive association with each type of crash, while the median width and the presence of lighting are negatively associated with crashes. The model covariates are related to crash outcome in different ways, suggesting that crash outcomes are associated with different pre-crash conditions.

Modification and validation of a microwave-assisted digestion method for subsequent ICP-MS determination of selected heavy metals in sediment and fish samples in Agusan River, Philippines

This study investigated, validated, and applied the optimum conditions for a modified microwave assisted digestion method for subsequent ICP-MS determination of mercury, cadmium, and lead in two matrices relevant to water quality, that is, sediment and fish. Three different combinations of power, pressure, and time conditions for microwave-assisted digestion were tested, using two certified reference materials representing the two matrices, to determine the optimum set of conditions. Validation of the optimized method indicated better recovery of the studied metals compared to standard methods. The validated method was applied to sediment and fish samples collected from Agusan River and one of its tributaries, located in Eastern Mindanao, Philippines. The metal concentrations in sediment ranged from 2.85 to 341.06 mg/kg for Hg, 0.05 to 44.46 mg/kg for Cd and 2.20 to 1256.16 mg/kg for Pb. The results indicate that the concentrations of these metals in the sediments rapidly decrease with distance downstream from sites of contamination. In the selected fish species, the metals were detected but at levels that are considered safe for human consumption, with concentrations of 2.14 to 6.82 μg/kg for Hg, 0.035 to 0.068 μg/kg for Cd, and 0.019 to 0.529 μg/kg for Pb.

Surface modification of alumina nanofibres for the selective adsorption of alachlor and imazaquin herbicides

The effective removal of pollutants using a thermally and chemically stable substrate that has controllable absorption properties is a goal of water treatment. In this study, the surfaces of thin alumina (γ-Al2O3) nanofibres were modified by the grafting either of two organosilane agents, 3-chloro-propyl-triethoxysilane (CPTES) and octyl-triethoxysilane (OTES). These modified materials were then trialed as absorbents for the removal of two herbicides, alachlor and imazaquin from water. The formation of organic groups during the functionalisation process established super hydrophobic sites on the surfaces of the nanofibres. This super hydrophobic group is a kind of protruding adsorption site which facilitates the intimate contact with the pollutants. OTES grafted substrate were shown to be more selective for alachlor while imazaquin selectivity is shown by the CPTES grafted substrate. Kinetics studies revealed that imazaquin was rapidly adsorbed on CPTES-modified surfaces. However, the adsorption of alachlor by OTES grafted surface was achieved more slowly.