Morte súbita em bovinos causada pela ingestão de Pseudocalymma elegans (Bignoniaceae) no município de Rio Bonito, RJ

Descreve-se a intoxicação natural por Pseudocalymma elegans em pelo menos um bovino em Rio Bonito, RJ e a reprodução experimental dessa intoxicação em três bovinos e em 3 coelhos com exemplares dessa planta colhida no local onde ocorreu a morte. Necropsia e histopatologia do bovino naturalmente intoxicado não revelaram alterações significativas. A administração, por via oral, de 1g/kg da brotação da planta causou a morte do bovino dentro de 5h e 30 minutos após o início da administração, já pela administração de 0,5 g/kg, a morte do animal ocorreu após 76 horas e 36 minutos. A dose de 0,25g/kg foi capaz de causar sintomas, mas não levou a morte. A sintomatologia caracterizou-se por arritmia cardíaca, taquicardia, aumento da freqüência respiratória, relutância em se mover, pulso venoso positivo, jugulares e grandes vasos ingurgitados, queda ao solo e movimentos de pedalagem, seguindo-se o óbito. À necropsia foram verificadas alterações compatíveis com às observadas na insuficiência cardíaca aguda, e o exame histopatológico revelou a lesão renal típica (degeneração hidrópica em túbulos contornados distais) de intoxicação por plantas que causam "morte súbita". Nos coelhos, a evolução variou entre menos de um minuto a dois minutos. O exame histopatológico do rim de dois coelhos também revelou a lesão microscópica característica. Essa planta ainda não havia sido mapeada nessa área do Estado do Rio de Janeiro. Conclui-se que a planta pode ser mais tóxica do que anteriormente descrito.

O antagonismo com acetamida em experimentos com ovinos, caprinos e coelhos indica monofluoroacetato como princípio tóxico de Pseudocalymma elegans Bignoniaceae

O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito protetor da acetamida nas intoxicações experimentais por Pseudocalymma elegans em ovinos, caprinos e coelhos, com a finalidade de comprovar indiretamente que o monofluoroacetato (MF) é responsável pelos sinais clínicos e a morte dos animais que ingerem essa planta. Foram realizados experimentos para determinar a dose letal da planta coletada em Rio Bonito, RJ, em diferentes épocas do ano para ovinos e caprinos e ajustar a dose de acetamida a ser administrada. - No primeiro experimento, dois ovinos e dois caprinos receberam 1,0g/kg de P. elegans fresca e um animal de cada espécie foi tratado previamente com 2,0g/kg de acetamida. Nenhum animal apresentou alterações clínicas ou morreu. Ao que tudo indica a planta poderia estar menos tóxica, já que foi coletada no fim da estação das águas. - No segundo experimento, dois ovinos e dois caprinos receberam 0,67 e 1,0g/kg da planta dessecada, após tratamento prévio, com 2,0 e 3,0g/kg de acetamida, respectivamente. Todos os animais morreram, pois administramos doses muito altas de P. elegans. - No terceiro experimento, dois ovinos e dois caprinos receberam 0,333g/kg de P. elegans dessecada, após administração prévia de 2,0 g/kg de acetamida. Uma semana depois, o protocolo acima foi repetido, porém sem o antídoto. Nos experimentos com coelhos, foram administradas doses de 0,5 e 1,0g/kg de elegans dessecada após a administração de 3,0g/kg de acetamida. Sete dias depois, repetiu-se o protocolo, com exceção da administração de acetamida. Esta, quando administrada previamente, evitou o aparecimento dos sinais clínicos e a morte dos ovinos, caprinos e coelhos, já os animais não tratados com acetamida apresentaram sintomatologia e morreram. Clinicamente, os ovinos e caprinos manifestaram taquicardia, jugulares ingurgitadas, pulso venoso positivo, decúbito esternal e tremores musculares. Na "fase dramática", os animais caíam em decúbito lateral, esticavam os membros, faziam movimentos de pedalagem e morriam em poucos minutos. Nos coelhos observaram-se apatia, tremores musculares, decúbito lateral e vocalização minutos antes da morte. A avaliação macroscópica revelou, nos ovinos e caprinos, jugulares ingurgitadas, aurículas, veia cava caudal e cranial dilatadas, além de edema pulmonar, congestão hepática e edema na subserosa da vesícula biliar. Nos coelhos as principais alterações observadas foram aurículas dilatadas, veia cava caudal e cranial ingurgitadas, fígado e vasos do diafragma congestos. O exame histopatológico revelou, em dois ovinos e um caprino, degeneração hidrópico-vacuolar dos túbulos uriníferos contornados distais associada à cariopicnose. Nos coelhos havia congestão hepática acentuada com numerosos corpúsculos de choque. Nossos resultados comprovam, de forma indireta, que MF é responsável pela morte dos animais que ingerem essa planta, uma vez que compostos "doadores de acetato" como a acetamida, são capazes de reduzir a inibição competitiva do MF pelo mesmo sítio ativo (Coenzima A), o que impede a formação do fluorocitrato, seu metabólito ativo, formado no organismo por meio da denominada "síntese letal"

Efeito protetor da acetamida sobre as intoxicações experimentais em ratos por monofluoroacetato de sódio e por algumas plantas brasileiras que causam morte súbita

O objetivo deste trabalho é avaliar e comparar o efeito protetor da acetamida nas intoxicações por monofluoroacetato de sódio (MF) e por oito plantas brasileiras que causam "morte súbita" (PBCMS) (Palicourea marcgravii, P. juruana, Pseudocalymma elegans, Arrabidaea bilabiata, Amorimia (Mascagnia) rigida, M. pubiflora, Amorimia (Mascagnia) exotropica e M. aff. rigida) em ratos, bem como descrever o quadro clínico-patológico nos animais intoxicados. Foram utilizados 33 ratos da linhagem Wistar (Rattus norvegicus albinus), nove dos quais ingeriram espontaneamente folhas frescas de P. marcgravii nas doses de 2,0 e 4,0g/kg. Dois desses ratos receberam doses únicas de acetamida de 2,0 e 4,0g/kg, por via oral um minuto antes do fornecimento da planta. Outro rato recebeu 4,0g/kg de acetamida após ingerir 4,0g/kg da planta e manifestar sintomas graves. Nos experimentos com MF, foram administradas a quatro ratos doses de 4,0 e 8,0mg/kg; o intervalo de tempo entre a administração da acetamida e dos extratos concentrados ou do MF variou entre 2 a 4 horas. A dose de acetamida utilizada variou de 2,0 a 8,0g/kg. Nos experimentos com extratos concentrados das oito PBCMS, 20 ratos foram intoxicados por via oral com doses únicas ou repetidas. A acetamida, quando previamente administrada em doses suficientemente altas, evitou o aparecimento dos sinais clínicos ou morte dos animais intoxicados por MF, bem como pelas folhas frescas de P. marcgravii e com os extratos concentrados de cada uma das sete outras PBCMS utilizadas. Todos esses ratos foram novamente submetidos ao mesmo protocolo experimental, porém sem administração de acetamida. Nesses experimentos posteriores todos os ratos manifestaram sinais clínicos e morte (exceto M. aff. rigida, cuja amostra não se revelou tóxica). Todos os ratos apresentaram aurículas de leve a acentuadamente ingurgitadas e, por vezes, também as veias cava cranial e caudal. Havia moderada dilatação cardíaca direita e esquerda em três animais. O fígado de todos os animais apresentava-se de leve a acentuadamente congesto, e em alguns ratos, verificou-se evidenciação do padrão lobular. Observou-se ainda discreta a leve presença de líquido espumoso na superfície de corte dos pulmões em três ratos. O exame histopatológico evidenciou nos rins de seis dos 30 ratos leve a moderada tumefação citoplasmática dos túbulos uriníferos contornados distais e, por vezes, também nos túbulos coletores, mas somente em quatro (dois intoxicados por P. marcgravii, um por P. elegans e outro por A. exotropica) havia a clássica lesão de degeneração hidrópico-vacuolar com picnose nuclear evidente. No fígado de 26 animais havia congestão e, destes, três apresentaram estreitamento compressivo dos cordões hepáticos, oito corpúsculos de choque; em outros três, necrose focal de discreta a moderada. Observou-se ainda, de discreta a moderada vacuolização de hepatócitos em 16 animais. Este trabalho demonstra que a acetamida possui acentuado efeito protetor, capaz de prevenir os sinais clínicos e evitar a morte dos ratos intoxicados por MF, folhas frescas de P. marcgravii e extratos concentrados de outras sete PBCMS. O quadro clínico-patológico observado nos ratos intoxicados pelo MF e pelas PBCMS deste estudo, associado ao efeito protetor da acetamida, confirma que o MF é o princípio tóxico responsável pela morte dos ratos, e, por extensão, também dos bovinos que ingeriram PBCMS.

Identification of novel non-autonomous CemaT transposable elements and evidence of their mobility within the C. elegans genome

We describe here two new transposable elements, CemaT4 and CemaT5, that were identified within the sequenced genome of Caenorhabditis elegans using homology based searches. Five variants of CemaT4 were found, all non-autonomous and sharing 26 bp inverted terminal repeats (ITRs) and segments (152-367 bp) of sequence with similarity to the CemaT1 transposon of C. elegans. Sixteen copies of a short, 30 bp repetitive sequence, comprised entirely of an inverted repeat of the first 15 bp of CemaT4's ITR, were also found, each flanked by TA dinucleotide duplications, which are hallmarks of target site duplications of mariner-Tc transposon transpositions. The CemaT5 transposable element had no similarity to maT elements, except for sharing identical ITR sequences with CemaT3. We provide evidence that CemaT5 and CemaT3 are capable of excising from the C. elegans genome, despite neither transposon being capable of encoding a functional transposase enzyme. Presumably, these two transposons are cross-mobilised by an autonomous transposon that recognises their shared ITRs. The excisions of these and other non-autonomous elements may provide opportunities for abortive gap repair to create internal deletions and/or insert novel sequence within these transposons. The influence of non-autonomous element mobility and structural diversity on genome variation is discussed.

Begging and food distribution in crimson rosella (Platycercus elegans) broods: why don't hungry chicks beg more?

Altricial nestlings solicit food by begging and engaging in scramble competition. Solicitation displays can thus signal both hunger and competitive ability. I examined nestling solicitation and parental responses in crimson rosellas (Platycercus elegans), a species in which parents engage in complex patterns of food allocation and appear to control the distribution of food. By manipulating the hunger of individual chicks and entire broods, I assessed how chick behaviours and parental food allocation varied with hatching rank, level of hunger, and intensity of nestling competition. Last-hatched chicks begged more than first-hatched chicks irrespective of individual hunger levels. The two parents combined fed individually hungry chicks more, but mothers and fathers varied in their responses to begging chicks: fathers fed last-hatched chicks in proportion to their begging intensity, whereas mothers fed chicks equally. Since fathers generally allocate more food to first-hatched chicks, fathers appear to use begging rates to adjust food allocation to non-preferred chicks within the brood. When I manipulated brood hunger levels, begging rates increased for first- and last-hatched chicks suggesting that chick begging rates are sensitive to the level of competition. This study shows that begging by rosella chicks does not correlate with hunger in a straightforward way and that the primary patterns of food allocation by parents art: not influenced by chick begging. Thus the benefits of increased begging may be limited for nestlings in this species.

Caenorhabditis elegans mutants resistant to phosphine toxicity show increased longevity and cross-resistance to the synergistic action of oxygen

Phosphine (hydrogen phosphide, PH3) is the fumigant most widely used to protect stored products from pest infestation. Despite the importance of this chemical, little is known about its mode of action. We have created three phosphine-resistant lines (pre-1, pre-7, pre-33) in the model organism C. elegans, with LC50 values 2, 5, and 9 times greater than the fully susceptible parental strain. Molecular oxygen was shown to be an extremely effective synergist with phosphine as, under hyperoxic conditions, 100% mortality was observed in wild-type nematodes exposed to 0.1 mg/l phosphine, a nonlethal concentration in air. All three mutants were resistant to the synergistic effects of oxygen in proportion to their resistance to phosphine with one mutant, pre-33, showing complete resistance to this synergism. We take the proportionality of cross-resistance between phosphine and the synergistic effect of oxygen to imply that all three mutants circumvent a mechanism of phosphine toxicity that is directly coupled to oxygen metabolism. Compared with the wild-type strain, all three mutants have an extended average life expectancy of from 12.5 to 25.3%. This is consistent with the proposed involvement of oxidative stress in both phosphine toxicity and ageing. Because the wild-type and mutant nematodes develop at the same rate, the longevity is unlikely to be caused by a clk-type reduction in oxidative metabolism, a potential alternative mechanism of phosphine resistance.

An image processing application for quantification of protein aggregates in Caenorhabditis elegans

Protein aggregation became a widely accepted marker of many polyQ disorders, including Machado-Joseph disease (MJD), and is often used as readout for disease progression and development of therapeutic strategies. The lack of good platforms to rapidly quantify protein aggregates in a wide range of disease animal models prompted us to generate a novel image processing application that automatically identifies and quantifies the aggregates in a standardized and operator-independent manner. We propose here a novel image processing tool to quantify the protein aggregates in a Caenorhabditis elegans (C. elegans) model of MJD. Confocal mi-croscopy images were obtained from animals of different genetic conditions. The image processing application was developed using MeVisLab as a platform to pro-cess, analyse and visualize the images obtained from those animals. All segmenta-tion algorithms were based on intensity pixel levels.The quantification of area or numbers of aggregates per total body area, as well as the number of aggregates per animal were shown to be reliable and reproducible measures of protein aggrega-tion in C. elegans. The results obtained were consistent with the levels of aggrega-tion observed in the images. In conclusion, this novel imaging processing applica-tion allows the non-biased, reliable and high throughput quantification of protein aggregates in a C. elegans model of MJD, which may contribute to a significant improvement on the prognosis of treatment effectiveness for this group of disor-ders

Automatic segmentation and 3D feature extraction of protein aggregates in Caenorhabditis Elegans

In the last years, it has become increasingly clear that neurodegenerative diseases involve protein aggregation, a process often used as disease progression readout and to develop therapeutic strategies. This work presents an image processing tool to automatic segment, classify and quantify these aggregates and the whole 3D body of the nematode Caenorhabditis Elegans. A total of 150 data set images, containing different slices, were captured with a confocal microscope from animals of distinct genetic conditions. Because of the animals’ transparency, most of the slices pixels appeared dark, hampering their body volume direct reconstruction. Therefore, for each data set, all slices were stacked in one single 2D image in order to determine a volume approximation. The gradient of this image was input to an anisotropic diffusion algorithm that uses the Tukey’s biweight as edge-stopping function. The image histogram median of this outcome was used to dynamically determine a thresholding level, which allows the determination of a smoothed exterior contour of the worm and the medial axis of the worm body from thinning its skeleton. Based on this exterior contour diameter and the medial animal axis, random 3D points were then calculated to produce a volume mesh approximation. The protein aggregations were subsequently segmented based on an iso-value and blended with the resulting volume mesh. The results obtained were consistent with qualitative observations in literature, allowing non-biased, reliable and high throughput protein aggregates quantification. This may lead to a significant improvement on neurodegenerative diseases treatment planning and interventions prevention

Identificação de compostos que modulam a patogénese da doença de Machado-Joseph em C.elegans: autofagia como alvo terapêutico: identification of small compounds that modulate pathogenesis of Machado-Joseph disease in a C.elegans model: targeting autophagy

A doença de Machado-Joseph (DMJ) ou ataxia espinocerebelosa do tipo 3 (SCA3), conhecida por ser a mais comum das ataxias hereditárias dominantes em todo o mundo, é uma doença neurodegenerativa autossómica dominante que leva a uma grande incapacidade motora, embora sem alterar o intelecto, culminando com a morte do doente. Atualmente não existe nenhum tratamento eficaz para esta doença. A DMJ é resultado de uma alteração genética causada pela expansão de uma sequência poliglutamínica (poliQ), na região C-terminal do gene que codifica a proteína ataxina-3 (ATXN3). Os mecanismos celulares das doenças de poliglutaminas que provocam toxicidade, bem como a função da ATXN3, não são ainda totalmente conhecidos. Neste trabalho, usamos, pela sua simplicidade e potencial genético, um pequeno animal invertebrado, o nemátode C. elegans, com o objetivo de identificar fármacos eficazes para o combate contra a patogénese da DMJ, analisando simultaneamente o seu efeito na agregação da ATXN3 mutante nas células neuronais in vivo e o seu impacto no comportamento motor dos animais. Este pequeno invertebrado proporciona grandes vantagens no estudo dos efeitos tóxicos de proteínas poliQ nos neurónios, uma vez que a transparência das suas 959 células (das quais 302 são neurónios) facilita a deteção de proteínas fluorescentes in vivo. Para além disso, esta espécie tem um ciclo de vida curto, é económica e de fácil manutenção. Neste trabalho testámos no nosso modelo transgénico da DMJ com 130Qs em C.elegans dois compostos potencialmente moduladores da agregação da ATXN3 mutante e da resultante disfunção neurológica, atuando pela via da autofagia. De modo a validar a possível importância terapêutica da ativação da autofagia os compostos candidatos escolhidos foram o Litío e o análogo da Rapamicina CCI-779, testados independentemente e em combinação. A neuroproteção conferida pelo Litío e pelo CCI-779 independentemente sugere que o uso destes fármacos possa ser considerado uma boa estratégia como terapia para a DMJ, a testar em organismos evolutivamente mais próximos do humano. A manipulação da autofagia, segundo vários autores, parece ser benéfica e pode ser a chave para o desenvolvimento de novos tratamentos para várias doenças relacionadas com a agregação proteica e o envelhecimento.

Detecção e Quantificação de Neurónios em C.elegans

Nesta dissertação é apresentado um estudo dos sistemas de processamento automático de imagem em contexto de um problema relacionado com a individualização de neurónios em imagens da nematoda C. elegans durante estudos relacionados com a doença de Parkinson. Apresenta-se uma breve introdução à anatomia do verme, uma introdução à doença de Parkinson e uso do C. elegans em estudos relacionados e também é feita a análise de artigos em contexto de processamento de imagem para contextualizar a situação atual de soluções para o problema de extração de características e regiões específicas. Neste projeto é desenvolvida uma pipeline com o auxilio do software CellProfiler para procurar uma resposta para o problema em questão.

Efeito da utilização do ácido indolil-3-butírico e do tratamento térmico na propagação vegetativa do gervão (Stachytarpheta elegans L.)

Estudou-se o efeito da aplicação de diferentes concentrações do ácido indoIiI-3-butírico (0, 20, 40, 60, 80, 100 e 200 ppm), em condições de campo e tratadas à frio (15°C), na indução de raízes em estacas de Gervão (Stachytarpheta elegans L.). Através dos dados obtidos concluiu se que houve melhor enraizamento nas concentrações de 40 e 60 ppm, em condições de campo, e que as estacas tratadas com 40 ppm e que posteriormente sofreram tratamento térmico (15°C) por 45 dias, apresentaram grande número de brotações (gemas) na parte aérea.

The novel hydroxylamine derivative NG-094 suppresses polyglutamine protein toxicity in Caenorhabditis elegans.

Aggregation-prone polyglutamine (polyQ) expansion proteins cause several neurodegenerative disorders, including Huntington disease. The pharmacological activation of cellular stress responses could be a new strategy to combat protein conformational diseases. Hydroxylamine derivatives act as co-inducers of heat-shock proteins (HSPs) and can enhance HSP expression in diseased cells, without significant adverse effects. Here, we used Caenorhabditis elegans expressing polyQ expansions with 35 glutamines fused to the yellow fluorescent protein (Q35-YFP) in body wall muscle cells as a model system to investigate the effects of treatment with a novel hydroxylamine derivative, NG-094, on the progression of polyQ diseases. NG-094 significantly ameliorated polyQ-mediated animal paralysis, reduced the number of Q35-YFP aggregates and delayed polyQ-dependent acceleration of aging. Micromolar concentrations of NG-094 in animal tissues with only marginal effects on the nematode fitness sufficed to confer protection against polyQ proteotoxicity, even when the drug was administered after disease onset. NG-094 did not reduce insulin/insulin-like growth factor 1-like signaling, but conferred cytoprotection by a mechanism involving the heat-shock transcription factor HSF-1 that potentiated the expression of stress-inducible HSPs. NG-094 is thus a promising candidate for tests on mammalian models of polyQ and other protein conformational diseases.

The Thioredoxin TRX-1 Modulates the Function of the Insulin-Like Neuropeptide DAF-28 during Dauer Formation in Caenorhabditis elegans

Thioredoxins comprise a conserved family of redox regulators involved in many biological processes, including stress resistance and aging. We report that the C. elegans thioredoxin TRX-1 acts in ASJ head sensory neurons as a novel modulator of the insulin-like neuropeptide DAF-28 during dauer formation. We show that increased formation of stress-resistant, long-lived dauer larvae in mutants for the gene encoding the insulin-like neuropeptide DAF-28 requires TRX-1 acting in ASJ neurons, upstream of the insulin-like receptor DAF-2. Genetic rescue experiments demonstrate that redox-independent functions of TRX-1 specifically in ASJ neurons are needed for the dauer formation constitutive (Daf-c) phenotype of daf-28 mutants. GFP reporters of trx-1 and daf-28 show opposing expression patterns in dauers (i.e. trx-1 is up-regulated and daf-28 is down-regulated), an effect that is not observed in growing L2/L3 larvae. In addition, functional TRX-1 is required for the down-regulation of a GFP reporter of daf-28 during dauer formation, a process that is likely subject to DAF-28-mediated feedback regulation. Our findings demonstrate that TRX-1 modulates DAF-28 signaling by contributing to the down-regulation of daf-28 expression during dauer formation. We propose that TRX-1 acts as a fluctuating neuronal signaling modulator within ASJ neurons to monitor the adjustment of neuropeptide expression, including insulin-like proteins, during dauer formation in response to adverse environmental conditions.

Analysis of Centrosome duplication in "Caenorhabditis elegans" : the role of "sas" genes

Abstract: The centrosome is the major microtubule organizing center (MTOC) of most animal cells. As such, it is essential for a number of processes, including polarized secretion or bipolar spindle assembly. Hence, centrosome number needs to be controlled precisely in coordination with DNA replication. Cells early in the cell cycle contain one centrosome that duplicates during S-phase to give rise to two centrosomes that organize a bipolar spindle during mitosis. A failure in this process is likely to engage the spindle assembly checkpoint and threaten genome stability. Despite its importance for normal and uncontrolled proliferation the mechanisms underlying centrosome duplication are still unclear. The Caenorhabditis elegans embryo is well suited to study the mechanisms of centrosome duplication. It allows for the analysis of cellular processes with high temporal and spatial resolution. Gene identification and inactivation techniques are very powerful and a wide set of mutant and transgenic strains facilitates analysis. My thesis project consisted of characterizing three sas-genes: sas-4, sas-5 and sas-¬6. Embryos lacking these genes fail to form a bipolar spindle, hence their name (spindle assembly). I established that sas-4(RNAi) and sas-6(RNAi) embryos do not form daughter centrioles and thus do not duplicate their centrosomes. Furthermore, I showed that both proteins localize to the cytoplasm and are strikingly enriched at centrioles throughout the cell cycle. By performing fluorescent recovery after photobleaching (FRAP) experiments and differentially labeling centrioles, I established that both proteins are recruited to centrioles once per cell cycle when daughter centrioles form. In contrast, SAS-5, PLK-1 and SPD-2 shuttle permanently between the cytoplasm and centrioles. By showing that SAS-5 and SAS-6 interact in vivo, I established a functional relationship between the proteins. Testing the putative human homologue of SAS-6 (HsSAS-6) and a distant relative of SAS-4 (CPAP), I was able to show that these proteins are required for centrosome duplication in human cells. In addition I found that overexpression of GFP¬HsSAS-6 leads to formation of extra centrosomes. In conclusion, we identified and gained important insights into proteins required for centrosome duplication in C. elegans and in human cells. Thus, our work contributes to further elucidate an important step of cell division in normal and malignant tissues. Eventually, this may allow for the development of novel diagnostic or therapeutic reagents to treat cancer patients. Résumé: Le centrosome est le principal centre organisateur des microtubules dans les cellules animales. De ce fait, il est essentiel pour un certain nombre de processus, comme l'adressage polarisé ou la mise en place d'un fuseau bipolaire. Le nombre de centrosome doit être contrôlé de façon précise et en coordination avec la réplication de l'ADN. Au début du cycle cellulaire, les cellules n'ont qu'un seul centrosome qui se duplique au cours de la phase S pour donner naissance à deux centrosomes qui forment le fuseau bipolaire pendant la mitose. Des défauts dans ce processus déclencheront probablement le "checkpoint" d'assemblage du fuseau et menaceront la stabilité du génome. Malgré leurs importances pour la prolifération normale ou incontrôlée des cellules, les mécanismes gouvernant la duplication des centrosomes restent obscures. L'embryon de Caenorhabditis elegans est bien adapté pour étudier les mécanismes de duplication des centrosomes. Il permet l'analyse des processus cellulaires avec une haute résolution spatiale et temporelle. L'identification des gènes et les techniques d'inactivation sont très puissantes et de larges collections de mutants et de lignées transgéniques facilitent les analyses. Mon projet de thèse a consisté à caractérisé trois gènes: sas-4, sas-5 et sas-6. Les embryons ne possédant pas ces gènes ne forment pas de fuseaux bipolaires, d'où leur nom (spindle assembly). J'ai établi que les embryons sas-4(RNAi) et sas-6(RNAi) ne forment pas de centrioles fils, et donc ne dupliquent pas leur centrosome. De plus, j'ai montré que les deux protéines sont localisées dans le cytoplasme et sont étonnamment enrichies aux centrioles tout le long du cycle cellulaire. En réalisant des expériences de FRAP (fluorscence recovery after photobleaching) et en marquant différentiellement les centrioles, j'ai établi que ces deux protéines sont recrutées une fois par cycle cellulaire aux centrioles, au moment de la duplication. Au contraire, SAS-5, PLK-1 et SPD-2 oscillent en permanence entre le cytoplasme et les centrioles. En montrant que SAS-5 et SAS-6 interagissent in vivo, j'ai établi une relation fonctionnelle entre les deux protéines. En testant les homologues humains putatifs de SAS-6 (HsSAS-6) et de SAS-4 (CPAP), j'ai été capable de montrer que ces protéines étaient aussi requises pour la duplication des centrosomes dans les cellules humaines. De plus, j'ai montré que la surexpression de GFP-HsSAS-6 entrainait la formation de centrosomes surnuméraires. En conclusion, nous avons identifié et progressé dans la compréhension de protéines requises pour la duplication des centrosomes chez C. elegans et dans les cellules humaines. Ainsi, notre travail contribue à mieux élucider une étape importante du la division cellulaire dans les cellules normales et malignes. A terme, ceci devrait aider au développement de nouveaux diagnostics ou de traitements thérapeuthiques pour soigner les malades du cancer.

zyg-11and cul-2 promote the metaphase to anaphase transition and M phase exit of meiosis II and prevent polarity establishment in C.elegans

Résumé Les mécanismes qui coordonnent la progression du cycle cellulaire lors de la méiose avec les événements du développement embryonnaire précoce, y compris la formation des axes de polarité embryonnaire, sont peu compris. Dans le zygote du vers Caenorhabditis elegans, les premiers signes de polarité Antéro-Postérieur (A-P) embryonnaire apparaissent après que la méiose soit terminée. La nature des protéines et des mécanismes moléculaires qui cassent la symétrie du zygote n'est pas connue. Nous démontrons que zyg-11 et cul-2 promeuvent la transition métaphase - anaphase et la sortie de la phase M lors de la seconde division méiotique. Nos résultats indiquent que ZYG-11 agit comme unité recrutant le substrat d'une ligase E3 comprennant CUL-2. Nos résultats montrent aussi que le délai de sortie de la phase M dépend de l'accumulation de la Cyclin B, CYB-3. Nous démontrons que dans des embryons zyg-11(RNAi) ou cul-2(RNAi), une polarité inversée est établie lors du délai de méiosis II. Enfin nous montrons que les défauts de cycle cellulaire et ceux de polarité peuvent être séparés. De plus, nous faisons apparaitre que l'établissement d'une polarité inversée pendant le délai de méiose II des embryons zyg-11(RNAi), comme l'établissement de la A-P polarité des embryons sauvage ne semblent pas requérir les microtubules. Nous montrons également les premiers résultats d'un crible deux hybrides ainsi qu'un crible génomique qui vise à identifier des gènes dont l'inactivation augmente ou supprime les défauts de mutants pour le gène zyg-11, afin d'identifier les gènes qui intéragissent avec ZYG-11 pour assumer ses deux fonctions séparables. Par conséquent, nos trouvailles suggèrent un modèle selon lequel ZYG-11 est une sous-unité qui recrute les substrats d'une ligase E3 basée sur CUL-2 qui promeut la progression du cycle cellulaire et empêche l'établissement de la polarité pendant la méiose II, et où le centrosome agit comme la clé qui polarise l'embryon à la fin de la méiose. Summary The mechanisms that couple meiotic cell cycle progression to subsequent developmental events, including specification of embryonic axes, are poorly understood. In the one cell stage embryos of Caenorhabditis elegans, the first signs of Antero-Posterior (A-P) polarity appear after meiosis completion. A centrosome ¬derived component breaks symmetry of the embryo, but the molecular nature of this polarity signal is not known. We established that zyg-11 and cul-2 promote the metaphase to anaphase transition and M phase exit at meiosis II. Our results indicate that ZYG-11 acts as a substrate recruitment subunit of a CUL-2-based E3 ligase. Moreover, we find that the delayed meiosis II exit of embryos lacking zyg-11 is caused by accumulation of the B-type cyclin, CYB-3. We demonstrate that inverted A-P polarity is established during the meiosis II delay in zyg-11(RNAi) and cul¬2(RNAi) embryos. Importantly, we demonstrate that the polarity defects following zyg-11 or cul-2 inactivation can be uncoupled from the cell cycle defects. Furthermore, we found that microtubules appear dispensable for inverted polarity during the meiosis II delay in zyg-11(RNAi) embryos, as well as for A-P polarity during the first mitotic cell cycle in wild-type embryos. We also show the initial results from a comprehensive yeast two hybrid, as well as an RNAi-based functional genomic enhancer and suppressor screen, that may lead to identification of proteins that interact with zyg-11 to ensure the two functions. Our findings suggest a model in which ZYG-11 is a substrate recruitment subunit of an CUL-2-based E3 ligase that promotes cell cycle progression and prevents polarity establishment during meiosis II, and in which the centrosome acts as a cue to polarize the embryo along the AP axis after exit from the meiotic cell cycle.