A GFP-equipped bidirectional expression module well suited for monitoring tetracycline-regulated gene expression in mouse

Doxycycline (Dox)-sensitive co-regulation of two transcriptionally coupled transgenes was investigated in the mouse. For this, we generated four independent mouse lines carrying coding regions for green fluorescent protein (GFP) and β-galactosidase in a bicistronic, bidirectional module. In all four lines the expression module was silent but was activated when transcription factor tTA was provided by the α-CaMKII-tTA transgene. In vivo analysis of GFP fluorescence, β-galactosidase and immunochemical stainings revealed differences in GFP and β-galactosidase levels between the lines, but comparable patterns of expression. Strong signals were found in neurons of the olfactory system, neocortical, limbic lobe and basal ganglia structures. Weaker expression was limited to thalamic, pontine and medullary structures, the spinal cord, the eye and to some Purkinje cells in the cerebellum. Strong GFP signals were always accompanied by intense β-galactosidase activity, both of which could be co-regulated by Dox. We conclude that the tTA-sensitive bidirectional expression module is well suited to express genes of interest in a regulated manner and that GFP can be used to track transcriptional activity of the module in the living mouse.

O aumento em superfície em Adelia membranifolia (Müll. Arg.) Pax & K. Hoffm. e Peltophorum dubium (Spreng.) Taub., em resposta ao estresse por deficiência nutricional e alagamento do substrato

Foram estudadas as respostas plásticas em plântulas e plantas jovens de duas espécies arbóreas nativas, Adelia membranifolia (Müll. Arg.) Pax & K. Hoffm. (Euphorbiaceae) e Peltophorum dubium (Spreng.) Taub. (Leguminosae-Caesalpinoidae), submetidas ao alagamento do substrado associado ao déficit nutricional. Avaliou-se o acréscimo em superfície no módulo de expressão, definido como a região do eixo da plântula que, sob condições de estresse, sofre rediferenciação sendo considerada a hipertrofia lenticelar como a expressão morfogenética mais comum. em A. membranifolia a associação do estresse nutricional e alagamento do substrato foi a condição mais restritiva tanto para o crescimento em altura e diâmetro do colo quanto para as expressões morfogenéticas. Já em P. dubium o estado nutricional foi mais restritivo que o alagamento para o crescimento do colo. em geral, para ambas as espécies, plantas nutridas mantidas alagadas restabeleceram seu ritmo de crescimento a partir do terceiro mês de tratamento, além de expressarem respostas plásticas como a hipertrofia lenticelar e a formação de raízes adventícias. Quanto ao aumento em superfície, nos lotes desnutridos, verificou-se que em A. membranifolia de um total de 38% de superfície expressa, 12% corresponderam à hipertrofia lenticelar. em P. dubium verificou-se as maiores variações de aumento em superfície expressa por hipertrofia lenticelar, elevando de 5% para 13%. em geral a superfície modular nos lotes tratados foi o dobro em relação ao controle. É possível que o aumento em superfície, para algumas espécies, seja significativo como tendência ao aumento da estabilidade no desenvolvimento a partir de interações fisiológicas.

L'expression de la protéine de l'hémochromatose HFE est modulée par les lymphocytes T activés et inhibe la présentation antigénique par MHC I

La présentation antigénique par le complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) I est un processus ubiquitaire permettant la présentation de protéines endogènes qui reflètent l'état de la cellule à la surface cellulaire aux lymphocytes T CD8+ dans le contexte de la surveillance et la réponse immunitaires. Ainsi, l'expression des molécules du MHC I classiques est induite en réponse aux stimuli inflammatoires afin de favoriser la reconnaissance immunitaire et l'élimination des pathogènes. HFE est une molécule du MHC Ib non-classique qui sert de régulateur négatif de l'absorption du fer. HFE est associé au développement de l'hémochromatose héréditaire (HH), maladie associée au métabolisme du fer mais souvent accompagnée de défauts immunitaires. Ainsi, nous avons en premier lieu étudié l'impact de HFE sur la présentation antigénique par MHC I, afin d'expliquer en partie les défauts immunitaires liés à l'HH associée à HFEC282Y. Puis, compte tenu de l'impact de l'inflammation sur l'expression des molécules du MHC I classiques, nous avons étudié la régulation de l'expression de HFE en réponse aux stimuli inflammatoires induits par les cellules du sang périphérique mononucléées (PBMC). Nous avons mis au point un système d’expression antigénique dans lequel nous contrôlons l’expression de MHC I, de HFE et d’un antigène pour lequel nous avons généré des lymphocytes T CD8+ spécifiques. Nos résultats démontrent que la forme sauvage de HFE (HFEWT), contrairement à sa forme mutée (HFEC282Y), inhibe la reconnaissance de complexes MHC I/peptide (pMHC). Nous avons également démontré que l'inhibition de la reconnaissance est maintenue, indépendamment des niveaux d'expression de MHC I à la surface, d'une compétition pour la β2-microglobuline, de la capacité de HFE d'interagir avec le récepteur de la transferrine, de l'origine de l'antigène ou de l'affinité de celui-ci. Par ailleurs, nous avons identifié les domaines α1-2 de HFEWT comme étant responsables de l'inhibition de la reconnaissance antigénique. Par contre, la reconnaissance de peptides chargés de manière externe sur les molécules du MHC I présentes à la surface n'a démontré aucune inhibition en présence de HFEWT, suggérant que HFEWT pourrait affecter la reconnaissance en interférant avec le processus d'apprêtement antigénique intracellulaire. À l’inverse, nous avons souhaité déterminer si les lymphocytes T activés pouvaient influencer les niveaux d'expression de HFE. En termes de régulation de l'expression de HFE, nous avons établi que HFE est exprimé dans les tissus sains chez l'humain et induit chez les lignées de cancers du colon, du sein, du poumon, du rein et du mélanome. Par ailleurs, en co-cultivant des lymphocytes T activés avec ces lignées tumorales, nous avons démontré que l'expression de HFE est fortement inhibée dans toutes ces lignées tumorales lorsqu'exposées à des lymphocytes T activés. Finalement, la modulation de l'expression de HFE est indépendante du contact cellulaire et semble médiée en partie par le GM-CSF, l'IFN-γ et le TNF. En somme, ces résultats suggèrent que les lymphocytes T de l'hôte modulent l'expression de HFE dans le microenvironnement inflammatoire, ce qui pourrait promouvoir la reconnaissance des antigènes présentés sur les molécules du MHC I présentées aux lymphocytes T CD8+ antigène-spécifiques. De plus, ces études soulèvent la possibilité d'un nouveau rôle physiologique de HFEWT dans la voie de présentation antigénique par MHC I, qui pourrait moduler l'immunogénicité des antigènes et la réponse immunitaire cellulaire chez l'hôte.

The insulin signaling pathway in honey bee (Apis mellifera) caste development - differential expression of insulin-like peptides and insulin receptors in queen and worker larvae

The insulin/insulin-like signaling (IIS) pathway is an evolutionarily conserved module in the control of body size and correlated organ growth in metazoans. In the highly eusocial bees, the caste phenotypes differ not only in size and several structural features but also in individual fitness and life history. We investigated the developmental expression profiles of genes encoding the two insulin-like peptides (AmILP-1 and AmILP-2) and the two insulin receptors (AmInR-1 and AmInR-2) predicted in the honey bee genome. Quantitative PCR analysis for queen and worker larvae in critical stages of caste development showed that AmILP-2 is the predominantly transcribed ILP in both castes, with higher expression in workers than in queens. Expression of both InR genes sharply declined in fourth instar queen larvae, but showed little modulation in workers. On first sight, these findings are non-intuitive, considering the higher growth rates of queens, but they can be interpreted as possibly antagonistic crosstalk between the IIS module and juvenile hormone. Analyzing AmInR-1 and AmInR-2 expression in ovaries of queen and worker larvae revealed low transcript levels in queens and a sharp drop in AmInR-2 expression in fifth instar worker larvae, indicating relative independence in tissue-specific versus overall IIS pathway activity. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A hormonal regulatory module that provides flexibility to tropic responses.

Plants orient their growth depending on directional stimuli such as light and gravity, in a process known as tropic response. Tropisms result from asymmetrical accumulation of auxin across the responding organ relative to the direction of the stimulus, which causes differential growth rates on both sides of the organ. Here, we show that gibberellins (GAs) attenuate the gravitropic reorientation of stimulated hypocotyls of dark-grown Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) seedlings. We show that the modulation occurs through induction of the expression of the negative regulator of auxin signaling INDOLE-3-ACETIC ACID INDUCIBLE19/MASSUGU2. The biological significance of this regulatory mechanism involving GAs and auxin seems to be the maintenance of a high degree of flexibility in tropic responses. This notion is further supported by observations that GA-deficient seedlings showed a much lower variance in the response to gravity compared to wild-type seedlings and that the attenuation of gravitropism by GAs resulted in an increased phototropic response. This suggests that the interplay between auxin and GAs may be particularly important for plant orientation under competing tropic stimuli.

Expression of non-TLR pattern recognition receptors in the spleen of BALB/c mice infected with Plasmodium yoelii and Plasmodium chabaudi chabaudi AS

The spleen plays a crucial role in the development of immunity to malaria, but the role of pattern recognition receptors (PRRs) in splenic effector cells during malaria infection is poorly understood. In the present study, we analysed the expression of selected PRRs in splenic effector cells from BALB/c mice infected with the lethal and non-lethal Plasmodium yoelii strains 17XL and 17X, respectively, and the non-lethal Plasmodium chabaudi chabaudi AS strain. The results of these experiments showed fewer significant changes in the expression of PRRs in AS-infected mice than in 17X and 17XL-infected mice. Mannose receptor C type 2 (MRC2) expression increased with parasitemia, whereas Toll-like receptors and sialoadhesin (Sn) decreased in mice infected with P. chabaudi AS. In contrast, MRC type 1 (MRC1), MRC2 and EGF-like module containing mucin-like hormone receptor-like sequence 1 (F4/80) expression decreased with parasitemia in mice infected with 17X, whereas MRC1 an MRC2 increased and F4/80 decreased in mice infected with 17XL. Furthermore, macrophage receptor with collagenous structure and CD68 declined rapidly after initial parasitemia. SIGNR1 and Sn expression demonstrated minor variations in the spleens of mice infected with either strain. Notably, macrophage scavenger receptor (Msr1) and dendritic cell-associated C-type lectin 2 expression increased at both the transcript and protein levels in 17XL-infected mice with 50% parasitemia. Furthermore, the increased lethality of 17X infection in Msr1 -/- mice demonstrated a protective role for Msr1. Our results suggest a dual role for these receptors in parasite clearance and protection in 17X infection and lethality in 17XL infection.

The role of nonhematopoietic MHC class II expression in immune responses and tolerance

Si les rôles fonctionnels de diverses cellules immunitaires infiltrant des tissus enflammés sont assez bien compris, par contre, étonnamment, on connaît bien moins la capacité des cellules non hématopoïétiques résidant dans des tissus, à moduler l'activité biologique des cellules immunitaires immigrantes, et donc le résultat de la réponse immunitaire. La présentation des antigènes, dans le contexte des molécules du CMH de classe II (CMHII) à la surface des cellules présentatrices d'antigènes (CPA) professionnelles à une sous- population de lymphocytes T, est cruciale pour le développement des réponses immunitaires protectives spécifiques de l'antigène. En général, l'expression de CMHII est réservée aux CPAs. Toutefois, au cours des pathologies inflammatoires spécifiques d'organe, telles que l'auto-immunité ou la maladie inflammatoire de l'intestin, l'expression de CMHII est également induite par la cytokine interféron (IFN)-y sur des cellules non hématopoïétiques qui résident dans des tissus enflammés. Les conséquences de ce phénomène sont encore peu comprises. Dans cette étude, nous avons utilisé une souche de souris génétiquement modifiées, qui n'a pas la capacité d'induire l'expression de CMHII sur les cellules non hématopoïétiques, mais a maintenu la régulation normale d'expression de CMHII sur les cellules hématopoïétiques. Nous avons appliqué ces souris à différents modèles d'inflammation intestinale et à un modèle de maladie qui imite la maladie auto-immune de l'inflammation du muscle cardiaque (myocardite) chez l'homme. Nous avons pu montrer que, au cours de l'inflammation intestinale, l'expression du CMHII nonhématopoïétique, ou encore l'expression du CMHII par les cellules épithéliales de l'intestin, confère une protection contre la maladie, en réduisant les cellules immunitaires inflammatoires et en augmentant les cellules Τ régulatrices anti-inflammatoires. Ces résultats pourraient expliquer l'échec des traitements d'anti-IFN-γ dans les maladies intestinales inflammatoires chez l'homme. En revanche, dans la myocardite auto-immune, nos résultats indiquent que la présentation d'antigènes par les cellules non hématopoïétiques du coeur est nécessaire pour l'apparition de la pathologie cardiaque, comme nos souris sont résistantes à la maladie. Toutefois, cela n'est pas dû à un défaut d'activation des lymphocytes T, car les lymphocytes Τ des souris mutantes sont parfaitement capables de promouvoir la maladie après le transfert adoptif dans des animaux de type naturel. Nos résultats suggèrent que, durant les maladies inflammatoires spécifiques d'organe, la présentation d'antigène par des cellules non hématopoïétiques module et contribue au résultat de la réponse immunitaire d'une manière opposée, conférant soit la protection contre la maladie ou sa promotion. Nos résultats pourraient ouvrir la voie à des thérapies qui prennent en compte la contribution de la présentation d'antigènes par les cellules non hématopoïétiques, au cours des maladies inflammatoires spécifiques d'organe. - Les molécules du CMH de classe II (CMHII) sont fondamentales pour la présentation des antigènes aux lymphocytes Τ CD4+, car elles permettent le développement des réponses immunitaires spécifiques de l'antigène. Il est largement admis que l'expression de CMHII est réservée aux cellules présentatrices d'antigènes (CPA). Cependant, dans des conditions inflammatoires, l'expression de CMHII est en principe également induite par l'interféron (IFN)-y sur les cellules non hématopoïétiques, telles que les cellules épithéliales et les cardiomyocytes. Une controverse existe jusqu'à présent au sujet de la fonction de cette présentation d'antigènes non professionnelle, pour savoir si elle favorise la tolérance ou l'immunité dépendante des lymphocytes Τ in vivo. Pour répondre à cette question, nous avons testé des souris qui ne sont pas capables d'induire l'expression du CMHII sur les cellules non hématopoïétiques (souris PIV-/- K14 CIITA Tg) parmi différents modèles murins de pathologies inflammatoires, à savoir les modèles de vaccination pour induire des réponses spécifiques d'antigènes des lymphocytes B, plusieurs modèles de colite et un modèle de myocardite auto-immune expérimental (EAM). Pour cela, nous avons administré à ces souris un modèle de colite atténuée, induite par une infection chronique à Helicobacter hepaticus et par l'administration d'anticorps monoclonaux bloquant le récepteur de l'interleukine (IL)-10 (anti-IL-10R). Dans ce système, nous avons pu observer que l'expression abrogée de CMHII a aggravé la colite bactérienne, soit par les cellules non hématopoïétiques, soit exclusivement par les cellules épithéliales intestinales (CEI) dans un autre modèle murin (souris plV_fl/fl vil-Cre Tg). Ce phénotype du côlon a été associé à une augmentation des fréquences de cellules immunitaires innées, de lymphocytes Th1 CD4+, et d'expression des cytokines et de chimiokines pro-inflammatoires, y compris l'IFN-γ. Notamment, l'expression défectueuse de CMHII non hématopoïétique a également réduit les cellules Τ régulatrices (Treg) Forkhead box P3 (FoxP3)+, sans influencer les fréquences des cellules innées lymphoïdes et des cellules Th17. Ces résultats suggèrent un rôle tolérogène de CEIs CMHII+ qui contribue à l'homéostasie immunitaire intestinale. En revanche, dans le modèle d'EAM, les souris ayant subi une ablation de CMHII non hématopoïétique étaient résistantes à l'induction de la maladie, alors que la progression de la pathologie cardiaque, dans les souris de type naturel ou hétérozygotes, a été accompagnée par une régulation positive de l'expression de CMHII du myocarde. Cependant, l'inflammation cardiaque pourrait être transférée de manière adoptive depuis des souris amorcées PIV-/- K14 CIITA Tg vers des souris de type naturel, indiquant l'absence de défaut intrinsèque d'amorçage des cellules T CD4+ dans notre modèle de souris. Ces observations impliquent un rôle à jouer pour des cellules CMHII+ non hématopoïétiques résidentes du coeur, dans la promotion active de ΙΈΑΜ. En conclusion, nos résultats, provenant de diverses pathologies inflammatoires spécifiques d'organes, suggèrent un rôle complexe et divergent, soit tolérogène, soit immunogène/ pathologique, pour l'expression de CMHII non hématopoïétique au cours des pathologies inflammatoires. L'expression non professionnelle de CMHII semble influencer le résultat des réponses immunitaires en fonction de différents facteurs, tels que le tissu cible, le(s) type(s) de cellule(s) non hématopoïétique(s) participante(s) et l'origine de l'inflammation. Nos résultats pourraient potentiellement ouvrir la voie à des applications thérapeutiques, qui tiennent compte de la contribution de la présentation d'antigènes par des CPAs non professionnelles, au cours de l'inflammation spécifique d'organe. - MHC class II (MHCII) molecules are fundamental for the presentation of antigens to CD4+ Τ cells, allowing the development of antigen-specific immune responses. It is widely accepted that MHCII expression is restricted to antigen-presenting cells (APC). However, under inflammatory conditions, MHCII expression is typically also induced by interferon (IFN)-y on nonhematopoietic cells such as epithelial cells and cardiomyocytes. So far, it remains controversial whether this nonprofessional antigen-presentation function promotes CD4+ Τ cell-dependent tolerance or immunity in vivo. To address this issue, we utilised mice which lack inducible MHCII expression on nonhematopoietic cells (pIV-/- K14 CIITA Tg mice) in different mouse models of inflammatory pathologies, namely immunisation models to induce antigen-specific Β cell responses, various colitis models and a model of experimental autoimmune myocarditis (EAM). In an attenuated model of colitis induced by chronic Helicobacter hepaticus infection and treatment with anti-interleukin (IL)-10 receptor (anti-IL-10R) monoclonal blocking antibody, we observed that abrogated MHCII expression by nonhematopoietic cells or, in an alternative tamoxifen-inducible mouse model (plV_fl/fl vil-Cre Tg mice), exclusively by intestinal epithelial cells (IEC), exacerbated bacterial-driven colitis, which was associated with increased colonic frequencies of innate immune cells, CD4+ Th1 cells and expression of proinflammatory cytokines and chemokines, including IFN-γ. Notably, defective nonhematopoietic MHCII expression also resulted in reduced Forkhead box P3 (FoxP3)+ regulatory Τ (Treg) cells without influencing innate lymphoid cell (ILC) and Th17 cell frequencies. These findings suggest a tolerogenic role of MHClT lECs to contribute to intestinal immune homeostasis. In contrast, in the EAM model, mice ablated of nonhematopoietic MHCII were resistant to disease induction, whereas progression of cardiac pathology in WT and heterozygous control mice was accompanied by upregulation of myocardial MHCII expression. However, cardiac inflammation could be adoptively transferred from primed pIV-/- K14 CIITA Tg mice into WT mice, indicating no intrinsic defect of CD4+ Τ activation in our mouse model. These observations imply a role for MHCIT heart-resident nonhematopoietic cells in actively promoting EAM. In conclusion, our findings from different organ-specific inflammatory pathologies suggest a complex and diverging role - either tolerogenic or immunogenic/ pathologic - for nonhematopoietic MHCII expression during inflammatory pathologies: Nonprofessional MHCII expression appears to influence the outcome of immune responses depending on 7 factors such as the target tissue, participating non hematopoietic cell type(s) and the origin of inflammation. Our findings may potentially open the way to therapeutic applications taking into account the contribution of antigen presentation by nonprofessional, tissue-resident APCs during organ-specific inflammation.

Comparative modular analysis of gene expression in vertebrate organs.

ABSTRACT: BACKGROUND: The degree of conservation of gene expression between homologous organs largely remains an open question. Several recent studies reported some evidence in favor of such conservation. Most studies compute organs' similarity across all orthologous genes, whereas the expression level of many genes are not informative about organ specificity. RESULTS: Here, we use a modularization algorithm to overcome this limitation through the identification of inter-species co-modules of organs and genes. We identify such co-modules using mouse and human microarray expression data. They are functionally coherent both in terms of genes and of organs from both organisms. We show that a large proportion of genes belonging to the same co-module are orthologous between mouse and human. Moreover, their zebrafish orthologs also tend to be expressed in the corresponding homologous organs. Notable exceptions to the general pattern of conservation are the testis and the olfactory bulb. Interestingly, some co-modules consist of single organs, while others combine several functionally related organs. For instance, amygdala, cerebral cortex, hypothalamus and spinal cord form a clearly discernible unit of expression, both in mouse and human. CONCLUSIONS: Our study provides a new framework for comparative analysis which will be applicable also to other sets of large-scale phenotypic data collected across different species.

Fonctions et modes d'expression de la violence à prendre en compte à l'hôpital de jour

A partir du cas clinique d'une adolescente de 15 ans prise en charge à l'hôpital de jour, nous nous proposons d'observer certaines fonctions et modes d'expression d'une violence explosive. Repérée comme " violente " dès sa petite enfance, cette jeune fille a grandi dans un milieu peu contenant qui n'a cessé de reculer devant sa violence et qui n'a opposé que peu de limites à sa toute-puissance. Son admission à 1 'hôpital de jour fait suite à une situation familiale de crise et une recrudescence des passages à l'acte violents sur sa petite soeur. Les déterminants institutionnels ont alors suscité un redéploiement de la violence, avec des circuits complexes d'expression alternant entre l'auto et l'hétéroagressivité. A la fois répétition et repère iclentitaire, cette violence est également une forme de communication pour l'adolescente qui exprime ainsi divers indicibles, dont sa souffrance, et qui module les orientations de la prise en charge. Les réponses institutionnelles à la violence de cette adolescente, perçue comme extrêmement dangereuse et impulsive, ont la lourde tâche de s'inscrire dans une visée à la fois compréhensive (sur le plan psychopathologique) et répressive-éducative.

Comparative modular analysis of gene expression in vertebrate development

The focus of my PhD research was the concept of modularity. In the last 15 years, modularity has become a classic term in different fields of biology. On the conceptual level, a module is a set of interacting elements that remain mostly independent from the elements outside of the module. I used modular analysis techniques to study gene expression evolution in vertebrates. In particular, I identified ``natural'' modules of gene expression in mouse and human, and I showed that expression of organ-specific and system-specific genes tends to be conserved between such distance vertebrates as mammals and fishes. Also with a modular approach, I studied patterns of developmental constraints on transcriptome evolution. I showed that none of the two commonly accepted models of the evolution of embryonic development (``evo-devo'') are exclusively valid. In particular, I found that the conservation of the sequences of regulatory regions is highest during mid-development of zebrafish, and thus it supports the ``hourglass model''. In contrast, events of gene duplication and new gene introduction are most rare in early development, which supports the ``early conservation model''. In addition to the biological insights on transcriptome evolution, I have also discussed in detail the advantages of modular approaches in large-scale data analysis. Moreover, I re-analyzed several studies (published in high-ranking journals), and showed that their conclusions do not hold out under a detailed analysis. This demonstrates that complex analysis of high-throughput data requires a co-operation between biologists, bioinformaticians, and statisticians.

NLRC5 exclusively transactivates MHC class I and related genes through a distinctive SXY module.

MHC class II (MHCII) genes are transactivated by the NOD-like receptor (NLR) family member CIITA, which is recruited to SXY enhancers of MHCII promoters via a DNA-binding "enhanceosome" complex. NLRC5, another NLR protein, was recently found to control transcription of MHC class I (MHCI) genes. However, detailed understanding of NLRC5's target gene specificity and mechanism of action remained lacking. We performed ChIP-sequencing experiments to gain comprehensive information on NLRC5-regulated genes. In addition to classical MHCI genes, we exclusively identified novel targets encoding non-classical MHCI molecules having important functions in immunity and tolerance. ChIP-sequencing performed with Rfx5(-/-) cells, which lack the pivotal enhanceosome factor RFX5, demonstrated its strict requirement for NLRC5 recruitment. Accordingly, Rfx5-knockout mice phenocopy Nlrc5 deficiency with respect to defective MHCI expression. Analysis of B cell lines lacking RFX5, RFXAP, or RFXANK further corroborated the importance of the enhanceosome for MHCI expression. Although recruited by common DNA-binding factors, CIITA and NLRC5 exhibit non-redundant functions, shown here using double-deficient Nlrc5(-/-)CIIta(-/-) mice. These paradoxical findings were resolved by using a "de novo" motif-discovery approach showing that the SXY consensus sequence occupied by NLRC5 in vivo diverges significantly from that occupied by CIITA. These sequence differences were sufficient to determine preferential occupation and transactivation by NLRC5 or CIITA, respectively, and the S box was found to be the essential feature conferring NLRC5 specificity. These results broaden our knowledge on the transcriptional activities of NLRC5 and CIITA, revealing their dependence on shared enhanceosome factors but their recruitment to distinct enhancer motifs in vivo. Furthermore, we demonstrated selectivity of NLRC5 for genes encoding MHCI or related proteins, rendering it an attractive target for therapeutic intervention. NLRC5 and CIITA thus emerge as paradigms for a novel class of transcriptional regulators dedicated for transactivating extremely few, phylogenetically related genes.

Gene expression patterns unveil a new level of molecular heterogeneity in colorectal cancer.

The recognition that colorectal cancer (CRC) is a heterogeneous disease in terms of clinical behaviour and response to therapy translates into an urgent need for robust molecular disease subclassifiers that can explain this heterogeneity beyond current parameters (MSI, KRAS, BRAF). Attempts to fill this gap are emerging. The Cancer Genome Atlas (TGCA) reported two main CRC groups, based on the incidence and spectrum of mutated genes, and another paper reported an EMT expression signature defined subgroup. We performed a prior free analysis of CRC heterogeneity on 1113 CRC gene expression profiles and confronted our findings to established molecular determinants and clinical, histopathological and survival data. Unsupervised clustering based on gene modules allowed us to distinguish at least five different gene expression CRC subtypes, which we call surface crypt-like, lower crypt-like, CIMP-H-like, mesenchymal and mixed. A gene set enrichment analysis combined with literature search of gene module members identified distinct biological motifs in different subtypes. The subtypes, which were not derived based on outcome, nonetheless showed differences in prognosis. Known gene copy number variations and mutations in key cancer-associated genes differed between subtypes, but the subtypes provided molecular information beyond that contained in these variables. Morphological features significantly differed between subtypes. The objective existence of the subtypes and their clinical and molecular characteristics were validated in an independent set of 720 CRC expression profiles. Our subtypes provide a novel perspective on the heterogeneity of CRC. The proposed subtypes should be further explored retrospectively on existing clinical trial datasets and, when sufficiently robust, be prospectively assessed for clinical relevance in terms of prognosis and treatment response predictive capacity. Original microarray data were uploaded to the ArrayExpress database (http://www.ebi.ac.uk/arrayexpress/) under Accession Nos E-MTAB-990 and E-MTAB-1026. © 2013 Swiss Institute of Bioinformatics. Journal of Pathology published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Pathological Society of Great Britain and Ireland.

Differential miRNA and IncRNA expression in embryonic stem cells lacking the Notch1 receptor

Embryonic stem (ES) cells-derived cardiomyocytes represent an attractive source of cells in cell replacement therapies for heart disease. However, controlled cardiogenic differentiation of ES cells requires a complete understanding of the complex molecular mechanisms regulating the differentiation process. We have previously shown that differentiation of ES cells into cardiomyocytes is favored by inactivation of the Notch 1 receptor pathway. In the present study, we therefore compared two ES cell lines, one with normal Notchl expression and one carrying deleted Notchl receptor alleles (Notchl-deleted ES cells) in order to identify genes responsible for the increased propensity of Notchl-deleted ES cells to produce cardiomyocytes. Using RNA-sequencing, we found approximately 300 coding and noncoding transcripts, which are differently expressed in undifferentiated Notchl-deleted ES cells. Since accumulating evidences indicate that long noncoding RNAs (IncRNAs) play important roles in ES cell pluripotency and differentiation, we focused our analysis on modulated IncRNAs. In particular, two IncRNAs, named here lnc 1230 and lnc 1335, are highly induced in the absence of Notchl receptor expression. These represent therefore prime candidates that could favor cardiogenic commitment in undifferentiated ES cells. Indeed, we demonstrate that forced expression of these two IncRNAs in wild-type ES cells result in a significant increase of the number of cardiac progenitor cells and cardiomyocytes in the differentiated progeny of these ES cells. Furthermore, we also identify several microRNAs that are differentially modulated in absence of Notchl expression. Among these are miR-142-5p and miR- 381-3p. Interestingly, both lncl230 and lncl335 are targets of these two microRNAs. Altogether, these data suggest that Notchl-dependent noncoding gene networks, implicating microRNAs and IncRNAs, control embryonic stem cell commitment into the mesodermal and cardiac lineages already at the undifferentiated state. - Les cardiomyocytes issus cellules souches embryonnaires sont une source très prometteuse pour les thérapies cellulaire de remplacement dans le cadre des maladies cardiaques. Cependant, l'utilisation de telles cellules requiert une compréhension poussée des mécanismes moléculaire régulant la différenciation. Nous avons par le passé démontré que la différenciation des cellules souches embryonnaires en cardiomyocytes est favorisée par l'inactivation de la voie d'activation intracellulaire dépendante du récepteur Notch 1. Nous avons donc comparé deux lignées de cellules souches embryonnaires, une présentant une voie d'activation Notchl normale et une chez laquelle les allèles codant pour le récepteur Notchl avaient été invalidés, de façon à identifier les gènes impliqués dans la capacité augmentée des cellules déficientes à produire des cardiomyocytes. En utilisant du séquençage d'ARN à haut débit, nous avons trouvé environ 300 gènes différemment exprimés dans les cellules déficientes pour Notchl. Par ailleurs, des évidences de plus en plus nombreuses suggèrent qu'une nouvelle classe de molécules appelée « long noncoding RNAs » joue un rôle prépondérant dans la maintenance de l'état non différencié et de la capacité de différenciation des cellules souches embryonnaires. Nous avons trouvé que plusieurs « long noncoding RNAs » étaient modulés en l'absence de Notchl, et en particulier deux molécules que nous avons appelées lncl230 et lncl335. Ces derniers représentent des candidats potentiels devant permettre de favoriser la production de cardiomyocytes. Nous avons en effet démontré que la surexpression de ces deux candidats dans des cellules souches embryonnaires résultait en une surproduction de cardiomyocytes. De plus, nous avons également identifié plusieurs microRNAs dont l'expression était modulée dans les cellules souches embryonnaires déficientes dans la voie Notchl. De façon intéressante, parmi ces microRNAs, le miR-142-5p et le miR-381-3p sont capables de cibler lncl230 and lncl335. Dans l'ensemble, ces résultats indiquent donc que des réseaux d'interaction dépendant de la voie d'activation Notch 1 et impliquant des ARNs non codant existent dans les cellules souches embryonnaires pour réguler leur différenciation en différent types cellulaires spécifiques.

Gene expression profiling analysis of lung adenocarcinoma

The present study screened potential genes related to lung adenocarcinoma, with the aim of further understanding disease pathogenesis. The GSE2514 dataset including 20 lung adenocarcinoma and 19 adjacent normal tissue samples from 10 patients with lung adenocarcinoma aged 45-73 years was downloaded from Gene Expression Omnibus. Differentially expressed genes (DEGs) between the two groups were screened using the t-test. Potential gene functions were predicted using functional and pathway enrichment analysis, and protein-protein interaction (PPI) networks obtained from the STRING database were constructed with Cytoscape. Module analysis of PPI networks was performed through MCODE in Cytoscape. In total, 535 upregulated and 465 downregulated DEGs were identified. These included ATP5D, UQCRC2, UQCR11 and genes encoding nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), which are mainly associated with mitochondrial ATP synthesis coupled electron transport, and which were enriched in the oxidative phosphorylation pathway. Other DEGs were associated with DNA replication (PRIM1, MCM3, and RNASEH2A), cell surface receptor-linked signal transduction and the enzyme-linked receptor protein signaling pathway (MAPK1, STAT3, RAF1, and JAK1), and regulation of the cytoskeleton and phosphatidylinositol signaling system (PIP5K1B, PIP5K1C, and PIP4K2B). Our findings suggest that DEGs encoding subunits of NADH, PRIM1, MCM3, MAPK1, STAT3, RAF1, and JAK1 might be associated with the development of lung adenocarcinoma.

Expression of steroidogenic proteins and genes in bovine placenta from conventional and somatic cell nuclear transfer (SCNT) gestations

Pendant la grossesse, les hormones stéroïdes jouent un rôle indispensable dans la régulation des principales manifestations physiologiques telles que la reconnaissance maternelle de la gestation, la réceptivité de l'endomètre, le début du développement embryonnaire ainsi que le maintien de la gestation. Cependant, on sait très peu sur la production de ces hormones et les principaux facteurs des voies intracellulaires impliqués dans le processus de stéroïdogenèse dans le placenta bovin pendant les stades initiaux et plus avancés de la gestation. Par ailleurs, certaines anomalies du placenta chez les bovins suite à une mauvaise production de stéroïdes n'ont pas encore été démontrées. Les objectifs de cette thèse étaient donc de : 1) déterminer la présence et la localisation des principales protéines stéroïdiennes dans le placenta de bovins provenant de gestations de 50 à 120 jours, 2) comparer l'expression placentaire d'une série de gènes et de protéines stéroïdiennes entre une gestation impliquant un transfert de noyaux de cellules somatiques (SCNT) et une gestation non-clonale; 3) étudier l'impact des hormones trophiques et des seconds messagers sur la stéroïdogenèse dans le placenta bovin à 140 +10 jours de gestation. L’utilisation de techniques d’immunohistochimie, d’immunobuvardage et de PCR quantitatif nous a permis d’évaluer la présence d'un large éventail de gènes stéroïdiens (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 et SCARB1) qui participent au transport du cholestérol et dans la production de différents types de stéroïdes. Dans cette thèse, nous avons démontré la capacité du placenta bovin d’initier la stéroïdogenèse au début de la gestation et nous avons également déterminé les principales cellules impliquées dans ce processus. Nous avons constaté que les tissus maternels expriment les principaux marqueurs de stéroïdogenèse suggérant une plus grande capacité stéroïdogénique que les tissus fœtaux. En outre, un modèle d'expression des protéines complémentaires stéroïdogéniques entre la caroncule et le cotylédon a été observé, indiquant que la stéroïdogenèse placentaire exige une communication cellule à cellule entre les cellules de la mère et du fœtus. Après avoir démontré les principales cellules impliquées dans la synthèse des hormones stéroïdiennes dans le placenta bovin en début de gestation, nous avons ensuite étudié les modifications possibles de la stéroïdogenèse dans les tissus SCNT cotylédonaires à 40 jours de gestation. Nous avons identifié d'importantes modifications dans l'expression des gènes STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1, et SULT1E1. Conséquemment, nous postulons que l'expression réduite des gènes stéroïdiens peut provoquer une insuffisance de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes, ce qui pourrait contribuer à un développement anormal du placenta et du fœtus dans les gestations SCNT à court ou long terme. Finalement, nous avons développé un modèle efficace de culture d’explants de placentome qui nous a permis d'explorer les mécanismes sous-jacents spécifiques à la stéroïdogenèse placentaire. Nous avons exploré l'effet stimulant des hormones trophiques et différents messagers secondaires sur l'expression de différentes protéines stéroïdogéniques ainsi que le taux de progestérone (P4) dans les explants de placentome. En utilisant les techniques de RIA et de PCR quantitatif, nous avons constaté que même si les analogues de l'hormone lutéinisante (hCG) ont un effet stimulant sur plusieurs gènes stéroïdiens, le calcium ionophore est le principal modulateur dans la synthèse de la P4. Ces résultats suggèrent que dans le placenta bovin, la synthèse de la P4 est modulée principalement par l'afflux de calcium intracellulaire, et apparemment les nucléotides cycliques ne semblent pas contrôler ce processus. En conclusion, cette étude contribue de manière significative à une meilleure compréhension des mécanismes d'entraînement de la synthèse des stéroïdes placentaires au début de la gestation et permet aussi d’apporter de nouveaux éclairages sur l'importance des stéroïdes placentaires dans la régulation du développement du placenta et du fœtus.