Examining the impact of trait anxiety on the recognition of facial emotional expressions

Question : Cette thèse comporte deux articles portant sur l’étude d’expressions faciales émotionnelles. Le processus de développement d’une nouvelle banque de stimuli émotionnels fait l’objet du premier article, alors que le deuxième article utilise cette banque pour étudier l’effet de l’anxiété de trait sur la reconnaissance des expressions statiques. Méthodes : Un total de 1088 clips émotionnels (34 acteurs X 8 émotions X 4 exemplaire) ont été alignés spatialement et temporellement de sorte que les yeux et le nez de chaque acteur occupent le même endroit dans toutes les vidéos. Les vidéos sont toutes d’une durée de 500ms et contiennent l’Apex de l’expression. La banque d’expressions statiques fut créée à partir de la dernière image des clips. Les stimuli ont été soumis à un processus de validation rigoureux. Dans la deuxième étude, les expressions statiques sont utilisées conjointement avec la méthode Bubbles dans le but d’étudier la reconnaissance des émotions chez des participants anxieux. Résultats : Dans la première étude, les meilleurs stimuli ont été sélectionnés [2 (statique & dynamique) X 8 (expressions) X 10 (acteurs)] et forment la banque d’expressions STOIC. Dans la deuxième étude, il est démontré que les individus présentant de l'anxiété de trait utilisent préférentiellement les basses fréquences spatiales de la région buccale du visage et ont une meilleure reconnaissance des expressions de peur. Discussion : La banque d’expressions faciales STOIC comporte des caractéristiques uniques qui font qu’elle se démarque des autres. Elle peut être téléchargée gratuitement, elle contient des vidéos naturelles et tous les stimuli ont été alignés, ce qui fait d’elle un outil de choix pour la communauté scientifique et les cliniciens. Les stimuli statiques de STOIC furent utilisés pour franchir une première étape dans la recherche sur la perception des émotions chez des individus présentant de l’anxiété de trait. Nous croyons que l’utilisation des basses fréquences est à la base des meilleures performances de ces individus, et que l’utilisation de ce type d’information visuelle désambigüise les expressions de peur et de surprise. Nous pensons également que c’est la névrose (chevauchement entre l'anxiété et la dépression), et non l’anxiété même qui est associée à de meilleures performances en reconnaissance d’expressions faciales de la peur. L’utilisation d’instruments mesurant ce concept devrait être envisagée dans de futures études.

Le visage de la douleur : informations efficientes pour la reconnaissance et impacts sur l’observateur.

L’expression faciale de la douleur occupe un rôle central dans la communication de la douleur et dans l’estimation de l’intensité de la douleur vécue par autrui. Les propriétés du visage d’une personne en souffrance ont été investiguées principalement à l’aide de méthodes descriptives (e.g. FACS). L’introduction fait le point sur les connaissances de l’expression faciale de douleur et de la communication de cette expérience sur les plans comportemental et cérébral et souligne que les mécanismes et stratégies visuels utilisés par l’observateur pour parvenir à détecter la douleur dans le visage d’autrui demeurent très peu connus. L’étude des processus impliqués dans la reconnaissance de l’expression de la douleur est essentielle pour comprendre la communication de la douleur et éventuellement expliquer des phénomènes ayant des impacts cliniques considérables, tel que l’effet classique de sous-estimation de la douleur d’autrui. L’article 1 vise à établir à l’aide d’une méthode directe (Bubbles) les informations visuelles utilisées efficacement par l’observateur lorsqu’il doit catégoriser la douleur parmi les émotions de base. Les résultats montrent que parmi l’ensemble des caractéristiques du visage typique de la douleur, peu d’informations sont vraiment efficaces pour parvenir à cette discrimination et que celles qui le sont encodent la partie affective- motivationnelle de l’expérience d’autrui. L’article 2 investigue le pouvoir de ces régions privilégiées du visage de la douleur dans la modulation d’une expérience nociceptive chez l’observateur afin de mieux comprendre les mécanismes impliqués dans une telle modulation. En effet, s’il est connu que des stimuli ayant une valence émotionnelle négative, y compris des expressions faciales de douleur, peuvent augmenter les réponses spinales (réflexes) et supra-spinales (ex.: perceptives) de la douleur, l’information visuelle suffisante pour permettre l’activation des voies modulatrices demeure inconnue. Les résultats montrent qu’en voyant les régions diagnostiques pour la reconnaissance de l’expression faciale de douleur, la douleur perçue par l’observateur suite à une stimulation nociceptive est plus grande que lorsqu’il voit les régions les moins corrélées avec une bonne reconnaissance de la douleur. L’exploration post-expérimentale des caractéristiques de nos stimuli suggère que cette modulation n’est pas explicable par l’induction d’un état émotionnel négatif, appuyant ainsi un rôle prépondérant de la communication de la douleur dans la modulation vicariante de l’expérience douloureuse de l’observateur. Les mesures spinales ne sont toutefois pas modulées par ces manipulations et suggèrent ainsi que ce ne sont pas des voies cérébro-spinale qui sont impliquées dans ce phénomène.

Fonctionnement émotionnel et social des adolescents dépressifs, de leur fratrie et d’un groupe témoin : étude transversale

Réalisé sous la co-direction de Linda Booij, Catherine Herba et Patricia Garel

Reconnaissance émotionnelle faciale et psychopathie : un protocole exploratoire à l’aide de personnages virtuels animés

La présente recherche est constituée de deux études. Dans l’étude 1, il s’agit d’améliorer la validité écologique des travaux sur la reconnaissance émotionnelle faciale (REF) en procédant à la validation de stimuli qui permettront d’étudier cette question en réalité virtuelle. L’étude 2 vise à documenter la relation entre le niveau de psychopathie et la performance à une tâche de REF au sein d’un échantillon de la population générale. Pour ce faire, nous avons créé des personnages virtuels animés de différentes origines ethniques exprimant les six émotions fondamentales à différents niveaux d’intensité. Les stimuli, sous forme statique et dynamique, ont été évalués par des étudiants universitaires. Les résultats de l’étude 1 indiquent que les stimuli virtuels, en plus de comporter plusieurs traits distinctifs, constituent un ensemble valide pour étudier la REF. L’étude 2 a permis de constater qu’un score plus élevé à l’échelle de psychopathie, spécifiquement à la facette de l’affect plat, est associé à une plus grande sensibilité aux expressions émotionnelles, particulièrement pour la tristesse. Inversement, un niveau élevé de tendances criminelles est, pour sa part, associé à une certaine insensibilité générale et à un déficit spécifique pour le dégoût. Ces résultats sont spécifiques aux participants masculins. Les données s’inscrivent dans une perspective évolutive de la psychopathie. L’étude met en évidence l’importance d’étudier l’influence respective des facettes de la personnalité psychopathique, ce même dans des populations non-cliniques. De plus, elle souligne la manifestation différentielle des tendances psychopathiques chez les hommes et chez les femmes.

The Expanded Human Kallikrein (KLK) gene family : genomic organisation, tissue specific expression and potential functions

The tissue kallikreins are serine proteases encoded by highly conserved multigene families. The rodent kallikrein (KLK) families are particularly large, consisting of 13 26 genes clustered in one chromosomal locus. It has been recently recognised that the human KLK gene family is of a similar size (15 genes) with the identification of another 12 related genes (KLK4-KLK15) within and adjacent to the original human KLK locus (KLK1-3) on chromosome 19q13.4. The structural organisation and size of these new genes is similar to that of other KLK genes except for additional exons encoding 5 or 3 untranslated regions. Moreover, many of these genes have multiple mRNA transcripts, a trait not observed with rodent genes. Unlike all other kallikreins, the KLK4-KLK15 encoded proteases are less related (25–44%) and do not contain a conventional kallikrein loop. Clusters of genes exhibit high prostatic (KLK2-4, KLK15) or pancreatic (KLK6-13) expression, suggesting evolutionary conservation of elements conferring tissue specificity. These genes are also expressed, to varying degrees, in a wider range of tissues suggesting a functional involvement of these newer human kallikrein proteases in a diverse range of physiological processes.

Development of a Rep-inducible, BBTV-based expression system in banana

Banana bunchy top is regarded as the most important viral disease of banana, causing significant yield losses worldwide. The disease is caused by Banana bunchy top virus (BBTV), which is a circular ssDNA virus belonging to the genus Babuvirus in the family Nanoviridae. There are currently few effective control strategies for this and other ssDNA viruses. “In Plant Activation” (InPAct) is a novel technology being developed at QUT for ssDNA virus-activated suicide gene expression. The technology exploits the rolling circle replication mechanism of ssDNA viruses and is based on a unique “split” gene design such that suicide gene expression is only activated in the presence of the viral Rep. This PhD project aimed to develop a BBTV-based InPAct system as a suicide gene strategy to control BBTV. The BBTV-based InPAct vector design requires a BBTV intergenic region (IR) to be embedded within an intron in the gene expression cassette. To ensure that the BBTV IR would not interfere with intron splicing, a TEST vector was initially generated that contained the entire BBTV IR embedded within an intron in a β-glucuronidase (GUS) expression vector. Transient GUS assays in banana embryogenic cell suspensions indicated that cryptic intron splice sites were present within the IR. Transcript analysis revealed two cryptic intron splice sites in the Domain III sequence of the CR-M within the IR. Removal of the CR-M from the TEST vector resulted in an enhancement of GUS expression suggesting that the cryptic intron splice sites had been removed. An InPAct GUS vector was subsequently generated that contained the modified BBTV IR, with the CR-M (minus Domain III) repositioned within the InPAct cassette. Using transient histochemical and fluorometric GUS assays in banana embryogenic cells, the InPAct GUS vector was shown to be activated in the presence of the BBTV Rep. However, the presence of both BBTV Rep and Clink was shown to have a deleterious effect on GUS expression suggesting that these proteins were cytotoxic at the levels expressed. Analysis of replication of the InPAct vectors by Southern hybridisation revealed low levels of InPAct cassette-based episomal DNA released from the vector through the nicking/ligation activity of BBTV Rep. However, Rep-mediated episomal replicons, indicative of rolling circle replication of the released circularised cassettes, were not observed. The inability of the InPAct cassette to be replicated was further investigated. To examine whether the absence of Domain III of the CR-M was responsible, a suite of modified BBTV-based InPAct GUS vectors was constructed that contained the CR-M with the inclusion of Domain III, the CR-M with the inclusion of Domain III and additional upstream IR sequence, or no CR-M. Analysis of replication by Southern hybridisation revealed that neither the presence of Domain III, nor the entire CR-M, had an effect on replication levels. Since the InPAct cassette was significantly larger than the native BBTV genomic components (approximately 1 kb), the effect of InPAct cassette size on replication was also investigated. A suite of size variant BBTV-based vectors was constructed that increased the size of a replication competent cassette to 1.1 kbp through to 2.1 kbp.. Analysis of replication by Southern hybridisation revealed that an increase in vector size above approximately 1.5 - 1.7 kbp resulted in a decrease in replication. Following the demonstration of Rep-mediated release, circularisation and expression from the InPAct GUS vector, an InPAct vector was generated in which the uidA reporter gene was replaced with the ribonuclease-encoding suicide gene, barnase. Initially, a TEST vector was generated to assess the cytotoxicity of Barnase on banana cells. Although transient assays revealed a Barnase-induced cytotoxic effect in banana cells, the expression levels were sub-optimal. An InPAct BARNASE vector was generated and tested for BBTV Rep-activated Barnase expression using transient assays in banana embryogenic cells. High levels of background expression from the InPAct BARNASE vector made it difficult to accurately assess Rep-activated Barnase expression. Analysis of replication by Southern hybridisation revealed low levels of InPAct cassette-based episomal DNA released from the vector but no Rep-mediated episomal replicons indicative of rolling circle replication of the released circularised cassettes were again observed. Despite the inability of the InPAct vectors to replicate to enable high level gene expression, the InPAct BARNASE vector was assessed in planta for BBTV Rep-mediated activation of Barnase expression. Eleven lines of transgenic InPAct BARNASE banana plants were generated by Agrobacterium-mediated transformation and were challenged with viruliferous Pentalonia nigronervosa. At least one clonal plant in each line developed bunchy top symptoms and infection was confirmed by PCR. No localised lesions were observed on any plants, nor was there any localised GUS expression in the one InPAct GUS line challenged with viruliferous aphids. The results presented in this thesis are the first study towards the development of a BBTV-based InPAct system as a Rep-activatable suicide gene expression system to control BBTV. Although further optimisation of the vectors is necessary, the preliminary results suggest that this approach has the potential to be an effective control strategy for BBTV. The use of iterons within the InPAct vectors that are recognised by Reps from different ssDNA plant viruses may provide a broad-spectrum resistance strategy against multiple ssDNA plant viruses. Further, this technology holds great promise as a platform technology for the molecular farming of high-value proteins in vitro or in vivo through expression of the ssDNA virus Rep protein.

Expression of Potato virus Y cytoplasmic inclusion protein in tobacco results in disorganization of parenchyma cells, distortion of epidermal cells, and induces mitochondrial and chloroplast abnormalities, formation of membrane whorls and atypical lipid accumulation

Infection of plant cells by potyviruses induces the formation of cytoplasmic inclusions ranging in size from 200 to 1000 nm. To determine if the ability to form these ordered, insoluble structures is intrinsic to the potyviral cytoplasmic inclusion protein, we have expressed the cytoplasmic inclusion protein from Potato virus Y in tobacco under the control of the chrysanthemum ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase small subunit promoter, a highly active, green tissue promoter. No cytoplasmic inclusions were observed in the leaves of transgenic tobacco using transmission electron microscopy, despite being able to clearly visualize these inclusions in Potato virus Y infected tobacco leaves under the same conditions. However, we did observe a wide range of tissue and sub-cellular abnormalities associated with the expression of the Potato virus Y cytoplasmic inclusion protein. These changes included the disruption of normal cell morphology and organization in leaves, mitochondrial and chloroplast internal reorganization, and the formation of atypical lipid accumulations. Despite these significant structural changes, however, transgenic tobacco plants were viable and the results are discussed in the context of potyviral cytoplasmic inclusion protein function.