L'éperlan arc-en-ciel (Osmerus mordax) est un poisson-fourrage important dans plusieurs écosystèmes aquatiques. Au Lac-Saint-Jean, la pêche sportive à la ouananiche est un moteur économique considérable. Depuis le début des années 2000, les stocks de l'espèce se sont effondrés. Puisque la proie préférentielle de la ouananiche est l'éperlan arcen- ciel, ces observations coïncident avec la baisse importante des stocks d'éperlans observés. Afin de rétablir les stocks d'éperlans du Lac Saint-Jean, des incubateurs ont été installés sur la rivière Métabetchouan à Desbiens depuis 2003 produisant en moyenne 20 millions de larves annuellement. Dans l'estuaire moyen du Saint-Laurent, le récent déclin de la population d'éperlans arc-en-ciel de la rive sud du Saint-Laurent a incité le Ministère des Ressources naturelles et de la Faune à l'inclure sur la liste provinciale des espèces vulnérables en 2005. Depuis 1992, des incubateurs ont été installés dans l'estuaire moyen du Saint-Laurent, au ruisseau de l'Église à Beaumont produisant environ 28 millions de larves annuellement. L'objectif général de ce projet est d'évaluer la contribution des larves d'éperlans arc-enciel issues des incubateurs aux populations naturelles du lac Saint-Jean et à celles de la population de la rive sud de l'estuaire moyen du Saint-Laurent. Pour atteindre cet objectif, les otolithes de plusieurs millions d'embryons ont été marqués à l'alizarine rouge S dans les incubateurs de la rivière Métabetchouan en 2005-2006 et du ruisseau de l'Église de 2004 à 2007. Le temps d'immersion des larves a été de 24h à une concentration de 150 mg L"1 et après 12h le tiers de la concentration initiale d'alizarine a été ajouté. Le succès de marquage a été de 100% et le taux d'éclosion était similaire aux années précédentes, lorsqu'il n'y avait pas de marquage (autour de 90%). L'échantillonnage des larves d'éperlans arc-en-ciel a été réalisé à trois reprises dans chacun des écosystèmes. Le premier échantillonnage avait lieu en mai, pendant Péclosion et les deux autres avaient lieu au cours de l'été. Toutefois, en 2007, dans l'estuaire du Saint-Laurent, l'échantillonnage de mai s'est concentré en grande partie en amont de l'incubateur. Au lac Saint-Jean, les résultats démontrent que pendant la dérive (mai, période d'éclosion) les larves ensemencées représentaient 57,25% et 5,88% des captures en 2005 et 2006 respectivement. En 2005, 2/3 des larves avaient été marquées tandis qu'en 2006 toutes les larves ont été immergées dans la solution d'alizarine. Il n'y a pas eu de différence significative entre la proportion de larves marquées obtenue et celle attendue (%2 = 1,933; p = 0,1644), en 2005, contrairement à 2006 (5,8% de larves marquées capturées). Dans l'estuaire du Saint-Laurent, elles représentent 4,50%, 2,25% et 2,46% des individus capturés pendant la dérive de 2005; 2006 et 2007 respectivement. Les larves produites par les incubateurs ne sont plus détectables un mois après éclosion dans les deux écosystèmes. La faible proportion de larves marquées capturées au Lac Saint-Jean en 2006 pourrait être expliqué par deux facteurs : 1) une reproduction en lac pourrait avoir lieu dans le secteur de la rivière Métabetchouan 2) des larves ensemencées en 2003 et 2004 auraient pu venir se reproduire dans la rivière Métabetchouan. Dans l'estuaire du Saint-Laurent, en 2007, un apport massif de larves a été observé en amont de l'incubateur, entre la pointe de l'île d'Orléans et Beaumont, avant le début de Péclosion de l'incubateur. Ces résultats suggèrent donc qu'il y ait présence d'une frayère entre la pointe de l'île d'Orléans et Beaumont. L'analyse génétique démontre que la quasi-totalité des larves dérivant dans le chenal sud du Saint-Laurent appartiennent à la population de la rive nord (94,54% des larves dont le PCR a réussi son issue de la population de la rive nord). Ainsi, l'abondance très importante de larves de la PRN masque la quasi-totalité de la production de la PRS. La population d'éperlans de la rive sud n'est donc pas très productive par rapport à la population de la rive. Bien que les quantités de larves ensemencées semblent très importantes (plusieurs millions), les résultats de cette étude suggèrent qu'il serait fort utile de connaître l'ordre de grandeur de la production naturelle de larves d'éperlans arc-en-ciel dans le lac Saint-Jean et l'estuaire moyen du Saint-Laurent. De cette façon, il serait plus facile d'estimer le nombre de larves à ensemencer pour supporter réellement les populations naturelles.

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When confronted with a large-field stimulus rotating around the vertical body axis, flies display a following behaviour of the head and steer in the direction of motion. As neural control elements for this so-called 'optomotor response', the large tangential horizontal cells (HS-cells) of the lobula plate have been the prime candidates for long. When HS-cells are surgically damaged or genetically removed, flies display reduced optomotor responses. To provide a better understanding of the role of HS-cells in the control of optomotor behaviour three approaches were taken. First, experiments were designed to investigate which of the HS-cells could be participating in head yaw movements in fixed flies and yaw turning behaviour during tethered flight. Horizontal motion at different elevations was presented to the flies. Comparison of the optomotor responses with HS-cell receptive fields suggests that HSN and HSE participate in head yaw movements whereas all three HS-cells are used to control yaw turning behaviour during flight. Second, to test whether HS-cells are sufficient to elicit yaw optomotor responses, a bi-stable Channelrhodopsin-2 variant 'ChR2 (C128S)' was expressed in HS-cells using the Gal4 / UAS-system. Combining a blue light stimulus with ChR2(C128S) allowed to activate HS-cells without presenting a visual stimulus to the eye of the fly. These experiments revealed that blue light was sufficient to evoke robust head yaw movement in fixed flies as well as turning behaviour in tethered flying flies, thus, mimicking front-to-back visual stimulation on the stimulated side. Third, the role of the receptive field layouts of HS-cells for optomotor responses was studied. Flies with a gain-of-function of a single Dscam1 isoform in all HS-cells (Dscam gain-of-function (D(GOF)) flies) were tested. Compared with HS-cells of control flies, HS-cells of D(GOF) flies show reduced sensitivity to horizontal motion in the frontal and enhanced sensitivity to motion in the lateral part of visual space. The optomotor response of tethered flying flies were analyzed. Compared with control flies, D(GOF) flies responded significantly weaker to visual stimuli extending over the entire azimuth extension of HS-cell receptive fields. Stimulating flies with additional motion in the rear part of visual space significantly reduced optomotor responses of control flies, whereas (GOF) flies responded to both visual stimuli with about equal strength. Although D(GOF) HS-cells had dramatically reduced sensitivity to motion in the frontal part of visual space, D(GOF) flies responded robustly to motion in this region of visual space. D(GOF) and control flies also showed differences in head yaw movements. These behavioural differences did not correlate with the difference in the receptive fields of D(GOF) and control HS-cells. The experiments indicate that HS-cells are sufficient to trigger yaw turns of the head and whole body. All three HS-cells control body turns during flight and head yaw turns are controlled by HSN- and HSE-cells. The layout of HS-cell receptive fields, however, does not correlate 1 : 1 with optomotor responses. During flight, flies rely additionally on cells sensitive in the frontal part of visual space. Furthermore, the layout of the HS-cell receptive fields is important for incorporating motion information in the rear part of visual space to the optomotor responses.

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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Erforschung von Yersinia (Y.) pestis in historischem Skelettmaterial. Die Disziplin Paläomikrobiologie verspricht, Beweise zu liefern, die durch die Erforschung moderner Pathogene nicht möglich wären und dadurch möglicherweise das Verständnis zu historischen Infektionen zu verändern (Tsangaras & Greenwood 2012). Yersinia pestis als der Erreger der Pest wird für drei Pandemien der Menschheitsgeschichte verantwortlich gemacht: die Pest der Moderne, den Schwarzen Tod im 14. und den nachfolgenden Jahrhunderten sowie die Pest des Justinian. Diese Dissertation beschäftigte sich mit dem Nachweis und der Typisierung des Pest-Erregers in historischen Individuen verschiedener Fundorte aus den beiden letztgenannten Pandemien. Dazu wurden methodisch zwei Wege beschritten: Der Nachweis des Erregers auf molekulargenetischer Ebene durch die Detektion verschiedener Loci und ein davon unabhängiger alternativer Weg zur Detektion des Pathogens über den Nachweis seines Kapselproteins. Letzten Weg zu beschreiten, ist in dieser Arbeit nicht geglückt. Dafür waren die auf Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) beruhenden Ansätze umso erfolgreicher. Für die Analysen standen Individuen von vier Fundorten in Deutschland und der Schweiz aus unterschiedlichen Zeitstellungen zur Verfügung. Die Skelette des Gräberfelds Aschheim-Bajuwarenring datieren ins 6. Jahrhundert, die Individuen aus Manching-Pichl und Basel ins 14. bis 17. Jahrhundert und die skelettalen Überreste von drei Menschen aus Brandenburg in die Zeit des Dreißigjährigen Kriegs. Nach der Erprobung eines für das zur Verfügung stehende Material optimal geeigneten Extraktions-Protokolls und der Etablierung neuer PCR-Protokolle wurden die Verfahren auf Extrakte alter DNA (aDNA) angewandt. Dabei wurde zur Generierung authentischer Ergebnisse im neu etablierten aDNA-Labor des ArchaeoBioCenters der LMU gearbeitet, das die maximalen Möglichkeiten der Verhinderung von Kontaminationen bereitstellt. Es ist in dieser Arbeit gelungen, bereits publizierte Pest-Nachweise in Skeletten aus Aschheim und Manching-Pichl zu reproduzieren und damit zu validieren. Darüber hinaus konnte in Individuen eines weiteren, bisher molekulargenetisch nicht untersuchten Fundorts in Brandenburg die Anwesenheit der Pest gezeigt werden. Durch tiefer gehende molekulargenetische Untersuchungen anderer Loci sowie Single Nucleotide Polymorphismen (SNP) wurden die jeweiligen Erreger in einen bereits existierenden phylogenetischen Stammbaum eingeordnet. Durch den Beweis der Anwesenheit der Pest in Aschheim im 6. Jahrhundert wurde das Bakterium Yersinia pestis eindeutig als Verursacher der ersten Pandemie identifiziert – eine Assoziation, die nach anfänglichem Konsens zuletzt in Frage gestellt worden war. Spekulationen um das ätiologische Agens können jetzt definitiv eingestellt werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit beenden auch weitere Diskussionen bezüglich des Biovars des Erregers während der ersten Pandemie. Durch Typisierungen wurde gezeigt, dass es sich bei diesem Erreger um einen anderen handelt als den, der für die zweite oder dritte Pandemie verantwortlich ist. Der Nachweis und die Typisierung des Erregers im Zuge des Schwarzen Todes in Manching-Pichl und Brandenburg schließt die bis dato existierende genauer charakterisierte Detektionslücke in Deutschland. Bisher waren nur in England, Frankreich und den Niederlanden der bzw. die Erreger durch zwei Arbeitsgruppen aus Mainz und Tübingen/Kanada glaubhaft detektiert worden. Der in Deutschland identifizierte Erreger passt dabei zu den Ergebnissen der anderen Fundorte in Europa. Zudem scheint es in Deutschland über einen längeren Zeitraum nur einen Erregertyp gegeben zu haben, da die Ergebnisse der Individuen aus Brandenburg und Manching-Pichl in allen untersuchten Loci genau übereinstimmten. Obwohl aufgrund ungenügenden Quellenmaterials nicht exakt belegbar scheint der Weg der Pest zu diesen beiden letztgenannten Fundorten in Deutschland ein anderer gewesen zu sein als der zu den anderen europäischen Fundorten.

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The peptidoglycan cell wall (CW) and the actin-like MreB cytoskeleton are the majordeterminants of cell morphology in non-spherical bacteria. Bacillus subtilis is a rod-shaped Grampositive bacterium that has three MreB isoforms: MreB, Mbl (MreB–like) and MreBH (MreBHomologue). Over the last decade, all three proteins were reported to localize in dynamic filamentous helical structures running the length of the cells underneath the membrane. This helical pattern led to a model where the extended MreB structures act as scaffolds to position CW-synthesizing machineries along sidewalls. However, the dynamic relationship between the MreB cytoskeleton and CW elongation complexes remained to be elucidated. Here we describe the characterization of the dynamics of the three MreB isoforms, CW synthesis and elongation complexes in live Bacillus subtilis cells at high spatial and temporal resolution. Using total internal reflection fluorescence microscopy (TIRFM) we found that MreB, Mbl and MreBH actually do not assemble into an extended helical structure but instead into discrete patches that move processively along peripheral tracks perpendicular to the long axis of the cell. We found similar patch localization and dynamics for several morphogenetic factors and CW-synthesizing enzymes including MreD, MreC, RodA, PbpH and PBP2a. Furthermore, using fluorescent recovery after photobleaching (FRAP), we showed that treadmilling of MreB filaments does not drive patch motility, as expected from the structural homology to actin. Blocking CW synthesis with antibiotics that target different steps of the peptidoglycan biosynthetic pathway stopped MreB patches motion, suggesting that CW synthesis is the driving force of patch motility. On the basis of these findings, we proposed a new model for MreB fuction in which MreB polymers restrict and orient patch motility to ensure controlled lateral CW expansion, thereby maintaining cell shape. To further investigate the molecular mechanism underlying MreB action, we next performed a site-directed mutagenesis analysis. Alanine substitutions of three charged amino 2 acids of MreB generated a B. subtilis strain with cell shape and growth defects. TIRFM analysis revealed that the mutated MreB protein displayed wild-type localization and dynamics, suggesting that it is still associated to the CW elongation machinery but might be defective in an interaction important for MreB morphogenetic function. Thus, this mutant appears as as a good candidate to start characterizing the interactions between the three MreB isoforms and components involved in CW elongation. It might also help to understand the function of components of theCWsynthetic complexes, and how they are coordinated to achieve efficient CW synthesis. Finally, to investigate how the integrity of the CW is maintained, we studied the localization and dynamics of the LiaIH-system, which i s t he t arget o f L iaRS, a t wo-component system involved in cell envelope stress response. We found that under stress conditions, when liaI and LiaH genes are expressed, the proteins form static complexes that coat the cell membrane. LiaI is required for the even distribution of the LiaH in the membrane. Taken together, these data suggest that LiaIH complexes may protect the cell from CW damage. Taken together, the findings described in this thesis provide valuable insights into the understanding of CW synthesis in B. subtilis, which may open new perspectives for the design of novel antimicrobial agents.

Es gibt zahlreiche Bemühungen, neue Immuntherapien zur Behandlung von malignen Tumoren zu entwickeln, da die Prognose vieler Krebserkrankungen immer noch schlecht ist. Dazu muss das Verständnis, wie die verschiedenen Immunzellen innerhalb des Tumormilieus miteinander interagieren, verbessert werden. Mausmodelle für Spontantumoren spiegeln die klinische Situation besser wider als transplantierbare Tumoren und stellen somit eine gute Möglichkeit dar, die während der Tumorentwicklung stattfindenden Immunreaktionen zu analysieren. In der vorliegenden Dissertation wurde mit Mäusen gearbeitet, in deren B-Zellen das Onkogen c-MYC konstitutiv exprimiert wird und die nach einigen Wochen spontan B-Zell-Lymphome entwickeln. Frühere Arbeiten haben bereits gezeigt, dass natürliche Killerzellen (NK-Zellen) aus c-MYC-Tumoren im Vergleich zu Organen aus Wildtyp (wt)-Mäusen kaum Interferon-gamma (IFN-) produzierten und die Fähigkeit, Zielzellen zu töten, stark reduziert war. Dementsprechend sezernierten Tumor-infiltrierende dendritische Zellen (TIDZ) geringere Mengen Interleukin-12 (IL-12), das für die Induktion einer Th1 (T-Helferzelle 1) / ZTL (zytotoxischer T-Lymphozyt)-Antwort essenziell ist, aber vermehrt das immuninhibierende Zytokin IL-10. Für die Aktivierung von naiven T-Zellen ist die Hilfe von NK-Zellen und DZ notwendig, die in c-MYC-Mäusen offenbar nicht gegeben war. Es wurde daher erwartet, dass intratumorale T-Zellen nicht bzw. nur ungenügend aktiviert werden. Überraschenderweise wiesen Tumor-infiltrierende T-Zellen jedoch einen aktivierten Phänotyp auf, zeigten zum Teil sogar eine erhöhte IFN--Produktion, konnten degranulieren und proliferierten in vivo. Trotzdem übernahmen intratumorale T-Zellen im Gegensatz zu NK-Zellen keine immunüberwachende Funktion über die Lymphomentstehung, da c-MYC-Mäuse nach Depletion der T-Zell-Population nicht früher erkrankten als unbehandelte Tiere. Offenbar wurden T-Zellen in c-MYC-Tumoren Antigen-spezifisch aktiviert, was dazu führte, dass sie aufgrund der langanhaltenden Stimulation in einen Erschöpfungszustand geraten sind. Dies spiegelte sich in einer hohen Expression des Erschöpfungsmarkers PD-1 (Programmed Cell Death 1) wider. Die Interaktion des koinhibitorischen Rezeptors PD-1 mit dem entsprechenden Liganden PD-L1, der vor allem auf DZ in c-MYC-Tumoren detektiert wurde, führt in T-Effektorzellen zur Inhibierung des aktivierenden T-Zell-Rezeptor (TZR)-Signals. So konnten T-Zellen aus c-MYC-Tumoren im Vergleich zu T-Zellen aus normalen Mäusen in vitro über den TZR tatsächlich nicht mehr stimuliert werden, was ebenfalls für eine Erschöpfung sprach. Zudem exprimierten intratumorale T-Zellen neben PD-1 die koinhibitorischen Moleküle CTLA-4 (Cytotoxic T-Lymphocyte-Associated Antigen 4) und LAG-3 (Lymphocyte Activation Gene 3). Die Stimulierbarkeit der T-Zellen in vitro konnte durch Zugabe blockierender Antikörper (AK) gegen PD-1 und CTLA-4 verbessert werden. Aufgrund dieser Beobachtung wurden junge, noch gesunde c-MYC-Mäuse mit diesen AK behandelt. Durch die PD-1/CTLA-4-Blockade in vivo zeigten die Tiere ein signifikant verlängertes Überleben. Neben CD4+ T-Helferzellen und CD8+ zytotoxischen T-Lymphozyten wurde in c-MYC-Tumoren innerhalb der CD4+ T-Zellpopulation ein sehr hoher Anteil Foxp3+ regulatorischer T-Zellen (Treg) detektiert. Diese waren aktiviert, proliferierten in vivo und produzierten IL-10. Die koinhibitorischen Moleküle, welche auch auf erschöpften T-Zellen zu finden waren (PD-1, LAG-3 und CTLA-4), wurden ebenfalls von Treg exprimiert, was bekanntlich zur Verstärkung ihrer suppressiven Aktivität führt. Es wurden vor allem Helios-exprimierende natürliche Treg (nTreg) detektiert. Doch auch IL-10-produzierende, regulatorische Foxp3- Tr1-Zellen (T Regulatory Type 1 Zelle), die zu den induzierten Treg (iTreg) zählen, waren in c-MYC-Tumoren zu finden. Schließlich fanden sich auch T-Zellen, die sowohl IFN- als auch IL-10 produzierten. Diese könnten aus Th1-Zellen entstanden sein, welche die Zytokinexpression umgestellt haben. Treg unterdrückten in c-MYC-Tieren anscheinend eine effektive Antitumor-Immunantwort. Daher wurden Foxp3+ Treg in DEREG/c-MYC-Mäusen, die einen transgenen Diphtherietoxin (DT)-Rezeptor tragen, spezifisch durch DT-Injektionen in vivo depletiert. Erstmals wurde der DEREG-Mechanismus zur Treg-Depletion in einem endogenen Tumormodell angewandt. Die Depletion der Foxp3+ Treg verschaffte den DEREG/c-MYC-Mäusen einen leichten Überlebensvorteil. Diese Ergebnisse sind relevant für die Entwicklung neuer immuntherapeutischer Verfahren zur Behandlung maligner Erkrankungen in der Klinik. / The prognosis for many cancers is still poor. Therefore, much effort is made to develop new strategies for immunotherapy targeting malignant tumours. For this purpose, the understanding of how immune cells in tumour microenvironments interact with each other has to be improved. Mouse models of spontaneously arising tumours reflect the clinical situation better than transplantable tumours. So, these models provide a good tool for analysing the occurring immune reactions. In the present work mice that constitutively express the oncogene c-MYC in their B cells and that develop B-cell lymphomas after a few weeks served as a tumour model. Former work has already demonstrated that natural killer (NK) cells derived from c-MYC tumours rarely produced interferon-gamma (IFN-) compared to NK cells from wildtype (wt) mice and showed strongly diminished killing of target cells. Accordingly, tumour-infiltrating dendritic cells (TIDC) only secreted low levels of interleukin-12 (IL-12) required for the induction of a Th1 (T-helper cell 1) / CTL (cytotoxic T lymphocyte)-response. Instead, TIDC increased the production of the immunosuppressing cytokine IL-10. A proper NK-cell and DC help that was obviously missing in c-MYC mice is required for activating naïve T cells. Hence, it was expected that intratumoural T cells are not or only insufficiently activated. Surprisingly, tumour infiltrating T cells exhibited an activated phenotype, partly even showed an increased IFN- production, could degranulate and proliferated in vivo. However, in contrast to NK cells, intratumoural T cells did not exert a tumour-protective function during lymphoma formation, since c-MYC mice did not develop lymphomas earlier after T-cell depletion. T cells in c-MYC tumours were activated through their specific antigen. However, due to prolonged stimulation, T cells got into an exhausted state. This was reflected by high expression of the exhaustion marker PD-1. The interaction of the coinhibitory receptor PD-1 (Programmed Cell Death 1) with the corresponding ligand PD-L1, which was detected mainly on DC in c-MYC tumours, leads to the inhibition of the activating T-cell receptor (TCR) signal in T-effector cells. Thus, in contrast to wt-T cells, T cells derived from c-MYC tumours could not be stimulated in vitro through the TCR. This also argued for T-cell exhaustion. In addition to PD-1, intratumoural T cells also expressed the coinhibitory molecules CTLA-4 (Cytotoxic T-Lymphocyte-Associated Antigen 4) and LAG-3 (Lymphocyte Activation Gene 3). T-cell stimulation in vitro could be improved through the addition of blocking antibodies (Ab) targeting PD-1 and CTLA-4. Based on this observation c-MYC mice that did not yet show clinical signs of tumour growth were treated with these Abs. As a result of the PD-1/CTLA-4 blockade, animals showed a significantly longer survival. Besides CD4+ T-helper cells and CD8+ cytotoxic T lymphocytes an augmented fraction of Foxp3+ regulatory T cells (Treg) within the CD4+ T-cell population was detected in tumour-bearing c-MYC animals. These cells were activated, proliferated in vivo and produced IL-10. The coinhibitory molecules that were found on exhausted T cells (PD-1, LAG-3 and CTLA-4) were also expressed on Treg. It is known that this increases the suppressive activity of Treg. Mainly Helios expressing natural Treg (nTreg) were detected. However, IL-10 producing regulatory Foxp3- Tr1 (T Regulatory Type 1) cells that belong to the induced Treg population (iTreg) were also found in c-MYC tumours. Finally, T cells producing IFN- as well as IL-10 were detected. These could originate from Th1 cells that switched their cytokine expression. Treg in c-MYC tumours apparently suppress an effective anti-tumour immune response. Therefore, Foxp3+ Treg were specifically depleted in vivo in DEREG/c-MYC mice carrying a transgenic diphtheria-toxin (DT) receptor by the injection of DT. For the first time, this DEREG mechanism is utilised in an endogenous tumour model. The depletion of Foxp3+ Treg provided a survival benefit for the DEREG/c-MYC mice. These results are relevant for the development of new immunotherapeutic approaches for treating malignant disease in the clinic.