Um eine mögliche elektrophysiologische, kardiale Ursache für den plötzlichen Tod von STIM2 Knock-Out Mäusen zu prüfen, wurde eine elektrophysiologische Charakterisierung mittels Ruhe- und Stress-EKG, telemetrischem Langzeit-EKG sowie Elektrophysiologischer Untersuchung durchgeführt. Hierbei konnte keine kardial-elektrophysiologische Grundlage für den plötzlichen Tod dieser Tiere gefunden werden. / For testing a possible electrophysiological, cardiac reason for the sudden death of STIM2 knockout mice, a electrophysiological characterization was performed by use of resting and stress ecg, telemetric long-term ecg and electrophysiology study. In this study couldn't be found any cardiac electrophysiological cause for the sudden death of these animals.

La dégradation des fonctions de reproduction masculine dans les dernières décennies, et par suite, la baisse du taux de fertilité chez l'homme a renforcé les démarches de recherche des causes d'infertilité masculine, qu'elles soient génétiques, ou environnementales, mettant en œuvre les perturbateurs endocriniens ou d'autres produits reprotoxiques. Par ailleurs, les traitements palliatifs tels que l'aide médicale à la procréation ne permettent qu'à 1 couple sur deux d'obtenir une grossesse. La recherche vise donc également à définir de nouvelles pistes d'amélioration de ces techniques. Les phospholipases A2 (PLA2) sont des enzymes abondamment exprimées dans les organes reproducteurs mâles, le sperme éjaculé et dans le tractus génital femelle. Elles jouent des rôles importants dans la capacitation, la réaction acrosomique (RA) et la fécondation. Nous avons montré au laboratoire que la PLA2 murine secrétée de groupe X (mGX) est présente dans l'acrosome des spermatozoïdes de souris. Elle est libérée au cours de la RA et s'avère un inducteur puissant de la RA. Les mécanismes permettant ces effets sont encore mal connus. Par l'utilisation d'inducteurs et d'inhibiteurs des PLA2, sur des modèles murins wild type ou KO pour certaines PLA2, ce travail montre que durant la capacitation, l'activation des iPLA2 β permet de déclencher une RA spontanée dans une sous-population spécifique de spermatozoïdes. Au cours de la RA induite par la progestérone (P4), On a pu aussi valoriser le rôle des iPLA2 β qui initie la cascade de la RA et permet que les sPLA2 soient activées pour amplifier le déroulement de la réaction acrosomique. Par ailleurs, ce travail montre que l'effet de mGX sur le taux de fécondation et de développement embryonnaire ne dépend pas du taux de la RA. Cet effet obtenu grâce à mGX n'est pas observé avec d'autres sPLA2 (murine ou humaine), ni avec la P4 ce qui lui confère une propriété espèce dépendante. / For the last ten years, the impairment of the male reproductive functions has highly increased, while the use of assisted reproductive techniques has also increased. Despite this evolution, the pregnancy rates obtained in in vitro fertilization (IVF) remain low, as only one in two couples will obtain a pregnancy after 4 attempts. Research has to discover new ways to gain in reproductive impact. Hence, many studies have recently been developed to test molecules that could improve the IVF results. Phospholipases A2 (PLA2s) are part of these molecules. They play an important role, because of their abundant expression in: male reproductive organs, in ejaculated sperm and in the female tract. Several studies have suggested a role for members of the secreted phospholipase A2 family in capacitation, acrosome reaction (AR), and fertilization. We demonstrated previously that sperm from mGX knock-out mice had a severely impaired fertilization potential in vitro, but the molecular nature of these enzymes and their specific functions have remained elusive. Our aims were to study the mechanism of the acrosome reaction by focusing on different kinds of PLA2 using inhibitors and knockout mice for each type of PLA2. We demonstrate the importance of iPLA2β in spontaneous AR occurring during capacitation. We also show that iPLA2β and sPLA2 of group X are both involved in progesterone (P4)-induced AR in mouse sperm. In addition we show that in the mouse neither P4 nor any of the other sPLA2s tested are able to mimic the IVF improvement obtained with mGX-treatment. We also demonstrate that this improvement obtained with phospholipase A2 murine group X is not dependent on the rate of AR. These results demonstrate that sPLA2s are not commutable in the context of mouse sperm fertility, indicating that group X sPLA2 is unique to improve fertility outcome.

The 14Be nucleus is a good candidate for having a halo structure. When a three- body model is used to calculate the properties of this nucleus, it relies on a knowledge of the potentials involved and hence on the structure of the underlying two-body subsystem 13Be. Previuosly published calculations showed that, in order to describe 13Be and 14Be simultaneously, 13Be had to be either bound, or have a p-shell ground state, which is not consistent with the experimental data. In this thesis 13Be and 14Be are described as one or two neutrons outside a deformed 12Be core. The idea of the method is that deformation of the core couples the neutron motion with core excitations. The core is treated as a rigid rotor here, and for the neutron-core interaction we used a deformed Woods-Saxon potential. We explore the potential parameters compatible with the known properties of 12Be, 13Be and 14Be. The three-body model for 14Be used a hyperspherical expansion including core degrees of freedom. Compared to the previous works, we find that both 14Be and 13Be are described simultaneously if the 12Be core has large positive quadrupole deformation. The resulting three-body model wave function was used in calculations of reaction observables. The reaction cross section of 14Be on a carbon target at 850 MeV/A was calculated in a four-body Glauber model, after the formalism was extended to include core degrees of freedom. The calculated reaction cross section agrees with the experiment. One-neutron knockout reactions of the Borromean nuclei 6He, 11Li and 14Be are discussed. The integrated cross sections for stripping and diffraction processes are calculated in the four-body Glauber model including core excited components in the wave function for 14Be. The neutron-core relative energy distributions within 5He, 10Li and 13Be following one-neutron removal, are calculated by a spectator model in the eikonal limit. The integrated cross sections and energy distributions for 6He are in agreement with the experiment. The results for 11Li and 14Be breakup demonstrated that the further investigation of the reaction model is needed.

<p>  </p> <p>Zebrafish (<em>Danio rerio</em>) is a well-established model to study neutrophil biology. However, a lack of standard tissue-specific knockdown or knockout technique in the zebrafish field has limited the power of this model organism when studying developmental essential genes, such as those related to mitochondrial function. We have developed a robust and flexible neutrophil-restricted knockout in zebrafish based on CRISPR/Cas9 system, with which we gained insights into the role of Rac2 in regulating the actin cytoskeleton and the subcellular location of Rac activation in zebrafish neutrophils.</p> <p>Previous study in our lab using another neutrophil-specific knockout system addressed multiple mitochondrial proteins regulate neutrophil motility in zebrafish. Interestingly, we observed <em>Mfn2</em>-deficient neutrophils trapped in the vasculature in zebrafish embryos. Here we further characterized the function of MFN2 in regulating cell migration with neutrophil-like HL-60 cells and mice embryonic fibroblasts (MEFs). We found significant changes in actin organization in both <em>MFN2</em>-deficient neutrophil-like cells and MEFs and mechanistically, disrupted mitochondria-ER interaction, increased intracellular Ca2+ levels. We also investigated the cytoskeleton proteins and observed hyperactivation of RhoA and Myosin light chain kinase, along with accumulation of phosphorylated myosin light chain at the cell boundary in <em>MFN2</em>-deficient MEFs. These altered MFN2-Ca2+-RhoA/MLCK-myosin signaling finally affects the peripheral actin bundle architecture and forms the “Peripheral Actin Myosin Belt (PAMB)” structure. The formation of PAMB hampered cell adhesive migration in <em>Mfn2</em>-null MEFs. </p> <p>Altogether, our research gained new insights into the essential role of MFN2 in cytoskeleton regulation and the underlying molecular mechanisms, which may provide a new direction to understand the relevance of this gene in immune cell dysfunction and other MFN2-associated diseases.</p>

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Hepatitis E Virus (HEV), the causative agent of hepatitis E, is a zoonotic pathogen of worldwide significance. The genus Orthohepevirus A of the family Hepeviridae includes all mammalian strains of HEV and consists of 8 recognized genotypes. Genotypes 1 and 2 HEVs only infect humans and genotypes 3 and 4 infect humans and several other animal species including pigs and rabbits. An ever-expanding host range of genetically-diversified strains of HEV now include bat, fish, rat, ferret, moose, wild boar, mongoose, deer, and camel. Additionally, the ruminant species goats, sheep, and cattle have been implicated as potential reservoirs as well. My dissertation research investigates a novel animal model for HEV, examines the immune dynamics during acute infection, and evaluates the possibility of additional animal reservoirs of HEV. The first project established an immunoglobulin (Ig) heavy chain knock-out JH (-/-) gnotobiotic piglet model that mimics the course of acute HEV infection observed in humans and evaluated the pathogenesis of HEV infection in this novel animal model. The dynamics of acute HEV infection in gnotobiotic pigs were systematically determined with a genotype 3 human strain of HEV. We also investigated the potential role of immunoglobulin heavy-chain JH in HEV pathogenesis and immune dynamics during the acute stage of virus infection. This novel gnotobiotic pig model will aid in future studies into HEV pathogenicity, an aspect which has thus far been difficult to reproduce in the available animal model systems. The objective of the second project for my PhD dissertation was to determine if cattle in the United States are infected with a bovine strain of HEV. We demonstrated serological evidence of an HEV-related agent in cattle populations with a high level of IgG anti-HEV prevalence. We demonstrated that calves from a seropositive cattle herd seroconverted to IgG binding HEV during a prospective study. We also showed that the IgG anti-HEV present in cattle has an ability to neutralize genotype 3 human HEV in vitro. However, our exhaustive attempts to detect HEVrelated sequence from cattle in the United States failed, suggesting that one should be cautious in interpreting the IgG anti-HEV serological results in bovine and other species. Collectively, the work from my PhD dissertation delineated important mechanisms in HEV pathogenesis and established a novel animal model for future HEV research. / Ph. D. / Hepatitis E Virus (HEV), the causative agent of hepatitis E, is a zoonotic pathogen of worldwide significance. According to the World Health Organization, there are approximately 20 million HEV infections annually, which result in 3.3 million cases of acute hepatitis E and >44,000 HEV-related deaths. Hepatitis E is a self-limiting acute disease in general, but carries the ability to cause high mortality in pregnant women and chronic hepatitis in immunocompromised individuals. The underlying mechanisms of HEV host tropism and progression of disease to chronicity are unknown. My dissertation work investigates a novel animal model for HEV, evaluates the possibility of additional animal reservoirs of HEV, and examines the immune dynamics during acute infection. The first project established an immunoglobulin (Ig) heavy chain knock-out JH (-/-) gnotobiotic piglet model that mimics the course of acute HEV infection observed in humans. The dynamics of acute HEV infection were determined in both the knock-out and wild-type piglets with a genotype 3 strain of human HEV. We also investigated the potential role of immunoglobulin heavy-chain JH in HEV pathogenesis and virus infection. In the second project, we determined if cattle in the United States are infected with a bovine strain of HEV. We showed serological evidence of an HEV-related agent in cattle as well as calves born in a seropositive herd. Despite the detection of specific antibodies recognizing HEV in cattle, definitive evidence of virus infection could not be demonstrated. Our exhaustive attempts to detect HEV-related sequence from cattle in the United States failed, suggesting that one should be cautious in interpreting the IgG anti-HEV serological results in bovine and other species. Collectively, the work from my PhD dissertation research delineated important mechanisms in HEV pathogenesis and established a novel animal model for future HEV research.

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L’Ins(1,4,5)P3 joue un rôle évident dans la signalisation cellulaire : il permet la libération du Ca 2+ des stocks intracellulaires par son action au niveau de récepteurs spécifiques. Pour mettre fin à son action, l’Ins(1,4,5)P3 peut être dégradé par une Ins(1,4,5)P3 5-phosphatase en Ins(1,4)P2, un métabolite inactif. L’Ins(1,4,5)P3 peut aussi être transformé en Ins(1,3,4,5)P4 par une Ins(1,4,5)P3 3-kinase. L’Ins(1,3,4,5)P4 semble posséder des capacités de signalisation propres ou au contraire liées à celles de l’Ins(1,4,5)P3. L’Ins(1,3,4,5)P4 est aussi le point de départ de toute une série d’inositol hautement phosphorylés, dont les rôles ne sont pas clairs. Trois isoformes de l’Ins(1,4,5)P3 3-kinase existent (A, B et C). Ces isoformes possèdent un domaine catalytique carboxy-terminal bien conservé. Par contre, les domaines amino-terminaux sont spécifiques et leur permettraient d’établir des interactions ou de subir des régulations propres. Pour tenter d’élucider le rôle fonctionnel de l’Ins(1,3,4,5)P4, nous avons généré et analysé des souris déficientes pour les isoformes B et C de cette enzyme. Les souris déficientes pour l’Ins(1,4,5)P3 3-kinase C ne présentent pas de phénotype évident, ce qui suggère que son rôle n’est pas crucial ou que son absence peut être compensée par une autre enzyme. Les souris déficientes pour l’Ins(1,4,5)P3 3-kinase B, par contre, présentent une immunodéficience caractérisée par une absence spécifique des lymphocytes T αβ périphériques. Cette absence fait suite à un blocage dans la différenciation du précurseur du lymphocyte, le thymocyte. Les caractéristiques de la signalisation induite par le récepteur de surface (TCR) permettent la sélection des thymocytes, de manière à constituer un pool de lymphocytes T restreints pour le MHC et tolérants pour le soi. Nous avons montré que ces phénomènes de sélection étaient défectueux dans les thymocytes mutants, du fait de leur hyporéactivité à la stimulation par le TCR. Le mécanisme responsable de cette hyporéactivité n’est pas encore élucidé. A première vue, la mobilisation de Ca 2+ ne semble pas altérée dans ces thymocytes mutants en réponse à des stimulations classiques. Cependant, d’autres types de stimulation, se rapprochant plus de celles réellement rencontrées par le thymocyte in vivo, doivent encore être investigués. L’intégrité d’autres voies de signalisation cruciales du lymphocyte T doit aussi être vérifiée. En conclusion, l’isoforme B de l’Ins(1,4,5)P3 3-kinase et l’Ins(1,3,4,5)P4 qu’il produit jouent un rôle crucial dans la différenciation du thymocyte, par un mécanisme qui reste encore à déterminer.

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L'arthrose est une maladie articulaire dégénérative, avec une pathogenèse inconnue. Des études récentes suggèrent que l'activation du facteur de transcription du récepteur activateur de la prolifération des peroxysomes (PPAR) gamma est une cible thérapeutique pour ce maladie. Les agonistes du PPARγ inhibent l'inflammation et réduisent la synthèse des produits de dégradation du cartilage in vitro et in vivo. Cependant, des études utilisant des agonistes du PPARγ n’élucident pas les effets exacts médiés par ce gène complexe. En effet, certains de ces agonistes ont la capacité de régulariser d'autres voies de signalisation indépendantes de PPARγ, ainsi entraînant des effets secondaires graves. Afin d'obtenir une efficacité thérapeutique avec potentiellement moins de problèmes de sécurité, il est donc essentiel d'élucider, in vivo, le rôle exact de PPARγ dans la physiopathologie OA. Mon projet de thèse permettra de déterminer, pour la première fois, le rôle spécifique de PPARγ in vivo dans la physiopathologie OA. Les souris utilisées pour l’étude avaient une délétion conditionnelle du gène PPARγ dans le cartilage. Ces dernières ont été générées en employant le système LoxP/Cre. Pour tester cette hypothèse, j'ai généré deux types de souris avec une délétion au PPARγ, (a) une suppression du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage germinale pour l'étude de l'arthrose liée au développement et à l'âge et (b) la suppression inductible du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage chez la souris adulte pour les études OA. L’étude précédente dans notre laboratoire, utilisant ces souris ayant une délétion au gène PPARγ germinales, montre que ces souris présentent des anomalies du développement du cartilage. J'ai également exploré si ces souris qui présentent des défauts précoces du développement ont toutes les modifications phénotypiques dans le cartilage au cours du vieillissement. Mes résultats ont montré que les souris adultes, ayant une délétion au gène PPARγ, ont présenter un phénotype de l'arthrose spontanée associée à une dégradation du cartilage, l’hypocellularité, la fibrose synoviale. Cette étude a montré que PPARγ est un régulateur essentiel pour le cartilage, et c’est le manque (l’absence) de ce dernier qui conduit à un phénotype de l'arthrose spontanée accélérée (American Journal of Pathologie). A partir de ce but de l'étude, on n’a pas pu vérifier si ces souris présentaient l’OA spontanée en raison des défauts de développement ou à la suite de la délétion du gène PPARγ. Pour contourner les défauts de développement, j'ai généré des souris ayant une délétion du gène PPARγ spécifiquement dans le cartilage inductible avec le système Col2rTACre. Ces souris ont été soumises à modèle de la chirurgie OA (DMM: déstabilisation du ménisque médial) et les résultats révèlent que les souris PPARγ KO ont une dégradation accélérée du cartilage, une hypocellularité, une fibrose synoviale et une augmentation de l'expression des marqueurs cataboliques et des marqueurs inflammatoire. La perte de PPAR dans le cartilage articulaire est un évènement critique qui initie la dégradation de cartilage dans OA. Les études récentes suggèrent que le procès d’autophagie, une forme de survie cellulaire programmée, est altéré pendant l’OA et peut contribuer vers une protection diminuée des cellules, résultant la dégradation du cartilage. J’ai donc exploré le rôle de PPARγ dans la protection des cellules en déterminant l’effet de manque de PPARγ dans le cartilage par l’expression de mTOR (régulateur négatif principal d’autophagie) et les gènes d’autophagie durant OA. Mes résultats ont montré que les souris KO PPARγ présentent également une augmentation sur l'expression de mTOR et une diminution sur l’expression des marqueurs autophagiques en comparaison avec les chondrocytes articulaires isolés des souris contrôles OA. J'ai suggéré l'hypothèse que PPARγ contrôle la régulation de la signalisation de mTOR/autophagie, et finalement la mort des chondrocytes et l’expression des facteurs cataboliques et les facteurs inflammatoire. Pour tester cette hypothèse, j’ai fait la transfection des chondrocytes arthrosiques PPARγ-KO avec le vecteur d’expression de PPARγ pour déterminer si la restauration de l'expression de PPARγ peut sauver le phénotype des cellules PPARγ-KO OA. J'ai observé que la restauration de l'expression de PPARγ dans les cellules PPARγ-KO en présence du vecteur d'expression PPARγ, a pu considérablement régulariser négativement l'expression de mTOR et mettre en règle positivement l'expression des gènes autophagiques ainsi que le sauvetage significative de l'expression du collagène de type II et l’aggrecan et de baisser de manière significative l'expression de marqueurs cataboliques critiques et des marqueurs inflammatoires. Pour prouver que l’augmentation de la signalisation de mTOR et la diminution de l'autophagie est responsable du phénotype OA accélérée observée dans les souris PPARγ KO in vivo, j'ai généré les souris doubles KO PPARγ- mTOR inductible spécifique du cartilage en utilisant le système Col2 - rtTA -Cre et soumis ces souris à DMM modèle de l'arthrose. Mes résultants démontrent que les souris avec PPARγ- mTOR doubles KO ont été significativement protégés contre les OA DMM induites associées à une protection significative contre la destruction du cartilage, la perte de protéoglycanes et la perte de chondro-cellularité par rapport aux souris témoins. Considérant que mTOR est un répresseur majeur de l'autophagie, j'ai trouvé que l'expression de deux marqueurs de l'autophagie critiques (ULK1 et LC3B) a été significativement plus élevée dans les chondrocytes extraits les souris doubles KO PPARγ-mTOR par rapport aux souris témoins. En plus, les études de sauvetage in vitro en utilisant le vecteur d'expression PPAR et les études in vivo utilisant les souris doubles KO PPARγ- mTOR montrent que PPARγ est impliqué dans la régulation de la protéine signalant de mTOR/autophagie dans le cartilage articulaire. Ces résultats contournent PPARγ et sa signalisation en aval de mTOR/autophagie en tant que cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement de l'arthrose. / Osteoarthritis (OA) is an age related degenerative joint disease with unknown pathogenesis. Recent studies suggest that the activation of the transcription factor Peroxisome Proliferator-Activated Receptor gamma (PPARγ) is a therapeutic target for OA. Agonists of PPARγ inhibit inflammation and reduce the synthesis of cartilage degradation products both in vitro and in vivo. However, studies using agonists of PPARγ do not elucidate the exact effects mediated by this complex gene. Indeed, some of these agonists have the ability to regulate, in vivo, various other signaling pathways independent of PPARγ, resulting in serious side effects. It is therefore vital, in order to achieve therapeutic efficacy with potentially less safety concerns, to elucidate the exact in vivo role of PPARγ in OA pathophysiology. Thus, the aim of my PhD project was to determine the specific in vivo role of PPARγ in OA pathophysiology using cartilage-specific PPARγ knockout (KO) mice and subjecting these mice to surgical model of OA. I generated two separate PPARγ KO mice harboring a (a) constitutive cartilage-specific germ-line deletion of PPARγ gene for developmental and age-related OA study and (b) inducible cartilage-specific deletion of PPARγ in adult mouse specifically for OA studies using LoxP Cre system. Previous study in my laboratory using germ-line PPARγ KO mice shows that these mice exhibit cartilage developmental defects. I further explored if these mice which exhibit early developmental defects have any phenotypic changes in the articular cartilage during ageing. My results showed that adult PPARγ KO mice exhibited a spontaneous OA phenotype associated with enhanced cartilage degradation, hypocellularity, synovial fibrosis, and increased expression of catabolic and inflammatory factors. This study showed that PPARγ is a critical regulator of cartilage health, the lack of which leads to an accelerated spontaneous OA phenotype (Vasheghani et al, 2013; American Journal of Pathology). From this aim of the study, I could not ascertain if cartilage-specific germline PPARγ KO mice exhibited spontaneous OA because of developmental defects or as a result of PPARγ deficiency. To bypass the developmental defects, I then generated inducible cartilage-specific PPARγ KO mice using Col2rTACre system and subjected these mice to destabilization of medial meniscus (DMM) model of OA surgery. My results revealed that PPARγ KO mice showed accelerated cartilage degradation, hypo-cellularity, synovial fibrosis and increased expression of catabolic and inflammatory factors during OA. Loss of chondrocyte cellularity within the articular cartilage is one of the critical events that initiate the degradation of the cartilage during OA. Recent studies suggest that the process of autophagy, a form of programmed cell survival, is impaired during OA and may contribute towards decreased chondro-protection resulting in cartilage degradation. Thus, I further explored the role of PPARγ in chondro-protection by determining the effect of PPARγ deficiency in the cartilage on the expression of mTOR (master negative regulator of autophagy) and autophagy genes during OA. My results revealed that PPARγ-deficient chondrocytes exhibit significantly enhanced expression of mTOR and decreased expression of genes that initiate autophagy process compared to chondrocytes extracted from control OA mice. I then hypothesized that PPARγ controls mTOR/autophagy signaling and ultimately the fate of chondrocytes and the expression of catabolic and inflammatory factors in the articular cartilage. To test this, I transfected PPARγ KO OA chondrocytes with PPARγ expression vector to determine if restoration of PPARγ expression can rescue the phenotype of PPARγ KO OA cells. I observed that restoration of PPARγ expression in PPARγ KO cells significantly down-regulated the expression of mTOR and up-regulate the expression of autophagy genes along with significant rescue in the expression of collagen type II and aggrecan and significant down-regulation in the expression of critical catabolic and inflammatory markers. To validate our in vitro finding that enhanced mTOR signalling and resultant decrease in autophagy is responsible for accelerated OA phenotype observed in PPARγ KO mice, I generated inducible cartilage-specific PPARγ-mTOR double KO mice and subjected these mice to DMM model of OA. My results clearly demonstrate that PPARγ-mTOR double KO mice exhibit significant protection against DMM-induced OA associated with significant protection from cartilage destruction, proteoglycan loss and loss of chondro-cellularity compared with control mice. Since mTOR is a major repressor of autophagy, I found that the expression of two critical autophagy markers (ULK1 and LC3B) was significantly elevated in PPARγ-mTOR double KO mice compared to control mice. My in vitro rescue studies using PPARγ expression vector and in vivo studies using PPARγ- mTOR double KO mice clearly show that PPARγ is involved in the regulation of mTOR/autophagy signalling in the articular cartilage. Therefore, deficiency of PPARγ upregulates mTOR signalling resulting in the suppression of autophagy and decreased chondroprotection and increased catabolic activity leading to accelerated severe OA. This study for the first time provides direct evidence on the role of PPARγ in chondroprotection by modulation of mTOR/autophagy signalling in the articular cartilage. These findings outline PPARγ and its downstream signalling by mTOR/autophagy as potential therapeutic targets for the treatment of OA.