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Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-26Bitstream added on 2014-06-13T20:43:02Z : No. of bitstreams: 1 peruquetti_rl_dr_sjrp.pdf: 4798980 bytes, checksum: 183f2f2646027bae2081cc27764e1c82 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O corpo cromatóide (CB) é uma organela citoplasmática que, aparentemente, possui um papel no estoque de RNA e proteínas para a diferenciação final dos espermatozóides. Existem algumas teorias que tentam explicar a origem do material que compõe essa organela. Uma dessas teorias, proposta por alguns autores, sugere que o CB se origine a partir de material nucleolar, que se fragmenta nas etapas iniciais da espermatogênese e, em seguida, migra para o citoplasma. O objetivo do presente estudo foi acompanhar o ciclo nucleolar por meio de análises citoquímicas – hematoxilina-eosina (HE); azul de toluidina (AT); variante da concentração crítica de eletrólitos (CEC); reação de Feulgen; impregnação por íons prata (AgNOR); citogenéticas – impregnação por íons prata (AgNOR), e análises ultra-estruturais – microscopia eletrônica de transmissão (MET), para verificar a relação da fragmentação do material nucleolar com a formação do corpo cromatóide (CB), em algumas espécies de vertebrados: Tilapia rendalli (Teleostei, Cichlidae); Dendropsophus minutus (Amphibia, Anura); Phrynops geoffroanus (Reptilia, Testudines) e coelho albino da raça Nova Zelândia – Oryctolagus cuniculus (Mammalia, Lagomorpha). Por meio das análises citoquímicas foi possível observar que ocorre uma fragmentação do material nucleolar no início da prófase I, em todas as espécies analisadas, e uma posterior reorganização do nucléolo no núcleo de espermátides iniciais, com uma área significantemente menor do que a área do nucléolo das espermatogônias. Três fenômenos podem contribuir para essa diferença significante entre as áreas nucleolar de espermatogônias e espermátides: a) Modificação no estado funcional da célula; b) Diminuição no número de RONs nas espermátides; c) Migração de material nucleolar fragmentado... / The chromatoid body (CB) is a cytoplasmic organelle that has a function related to RNA and protein accumulation and ⁄ or storage for later germ-cell differentiation. Many theories have been postulated in order to explain the origins of the CB material. One of the most accepted theory describes that it originates from a nucleolar material, where it was fragmented in the early spermatogenesis, and finally, this fragmented nucleolar material migrates to cytoplasm. The aims of the present study were: 1) monitoring the nucleolar material distribution by means of cytochemical techniques (hematoxylin–eosin (HE), toluidine blue (TB), modified Critical Electrolyte Concentration for detecting RNA (CEC), silver-ion impregnation (AgNOR) and Feulgen reaction), and by ultrastructural analysis (Transmission Electron Microscopy – TEM); and 2) comparing the nucleolar material distribution with the formation of CB in some vertebrate species: Tilapia rendalli (Teleostei, Cichlidae); Dendropsophus minutus (Amphibia, Anura); Phrynops geoffroanus (Reptilia, Testudines); and Oryctolagus cuniculus (Mammalia, Lagomorpha). For all analyzed species, the cytochemical techniques showed that the nucleolar fragmentation occurred during the beginning of prophase I, and the nucleolus reorganization occurred in the early spermatids nucleus. Statistical tests evidenced that area of the early spermatids nucleolus were smaller than the spermatogonia nucleolus area. Three phenomena can contribute for the statistical difference between the spermatogonia nucleolar area and the early spermatids nucleolar area: a) Modification of cell activity; b) Decrease of the number of NORs in the spermatids; c) Migration of the fragmented nucleolar material from the nucleus to the cytoplasm. This nucleolar material will participate in the CB formation process. The ultrastructural analysis showed an ...(Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira / Banca: Hermione Elly Melara de Campos Bicudo / Banca: Patricia Pasquali Parise Maltempi / Resumo: Os heterópteros apresentam a meiose cística nos túbulos seminíferos. Esses possuem o cisto espermatogonial envolto pelas células císticas, as quais desenvolvem a função de nutrição das células em divisão celular. Quanto às características citogenéticas, esses insetos apresentam cromossomos holocinéticos, baixa variabilidade cariotípica e meiose invertida dos cromossomos sexuais. No presente trabalho foram caracterizadas as células císticas quanto a sua localização, ultraestrutura e citogenética e, também, foram analisados os aspectos citogenéticos de quatro espécies do gênero Triatoma. Foram utilizadas as técnicas de microscopia eletrônica de transmissão, citogenética convencional (orceína e AgNOR), bandamento C CMA3/DAPI e a técnica de hibridização in situ fluorescente (FISH), com sonda de DNAr 45S de Drosophila melanogaster. Os resultados indicaram que a célula cística envolve um cisto espermatogonial e apresenta um grande núcleo com invaginações citoplasmáticas. Em todas as espécies foram observados vários graus de ploidia da célula cística. Triatoma infestans e T. infestans melanosoma apresentaram vários blocos heterocromáticos com a periferia CMA3 + e o interior DAPI+. Associada às bordas dos blocos heterocromáticos foram observados os segmentos de DNAr 45S, além da presença de vários nucléolos em cada núcleo. Triatoma matogrossensis, T. rubrovaria e T. brasiliensis apresentaram apenas um bloco heterocromático com as mesmas características, com exceção de T. brasiliensis, que apresentou em algumas células vários blocos CMA3 + dispersos. Nessas espécies foi observado apenas um nucléolo com similaridade na localização dos sítios de DNAr. Quanto aos aspectos citogenéticos, todas as espécies apresentaram 2n = 20A + XY, com decréscimo do tamanho relativo dos cromossomos. Em T. infestans melanosoma os cromossomos foram... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Heteroptera, or "true bugs", exhibit meiosis in their seminiferous tubules. They posses the spermatogonial cysts that are enclosed by cyst cells, which develop the nutritional function of the cells during cell division. In terms of cytogenetic characteristics, these insects possess holokinetic chromosomes, low karyotype variability, and inverted meiosis in the sex chromosomes. In this study, cyst cells from four species of the genus Triatoma were characterized by their location, superstructure, and cytogenetic makeup. Electronic transmission microscopy techniques were used, as well as conventional cytogenetic techniques (Orcein and AgNOR), C-banding with CMA3 and DAPI banding, and Fluorescence in situ Hybridization (FISH) with a 45S DNA probe of Drosophila melanogaster. The results indicated that the the spermatogonial cyst is enclosed by the cyst cell, and that the cyst cell possesses a large nucleus with cytopasmic invaginations. In all species studied, varying degrees of ploidy were observed in the cyst cells. Triatoma infestans and T. infestans melanosoma presented with various heterochromatic blocks, with CMA3 + at the periphery and DAPI+ at the interior. Segments of rDNA 45S were found along the edges of the heterochromatic blocks, along with the presence of various nucleoli in each nucleus. Triatoma matogrossensis, T. rubrovaria and T. brasiliensis presented with only one heterochromatic block with the same characteristics (with the exception of T. brasiliensis, which presented with various dispersed CMA3 + blocks). In these species, only one nucleolus that was similar to the localization of the rDNA sites was found. All species presented with 2n = 20A + XY, with a decrease in size relative to the chromosomes. In the case of T. infestans melanosoma, the chromosomes were split into groups based on their relative sizes. The heterochromatin of this species presented... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientadores: Shirlei Maria Recco-Pimentel, Carmen Sílvia Busin / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-17T01:27:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bruschi_DanielPacheco_M.pdf: 3876863 bytes, checksum: 337679c24ea52e966f84be587a0058cb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A taxonomia e as relações de parentesco em Phyllomedusa são temas de constantes discussões. Hipóteses sobre os relacionamentos intra- e interespecíficos desse gênero decorrem basicamente de análises morfológicas e comportamentais, o que não têm sido suficiente para responder alguns dos questionamentos. O grupo de P. hypochondrialis, o maior dentro do gênero, apresenta dificuldades na sua delimitação e, até o momento, não foi observada nenhuma sinapomorfia que possa reunir as espécies atualmente alocadas no grupo, de maneira que outras ferramentas podem ser elucidativas para resolução dessa problemática. O presente trabalho teve como objetivo utilizar dados citogenéticos e de sequências de DNA mitocondrial para o estudo de algumas das espécies do grupo de P. hypochondrialis. Todos os espécimes apresentaram o número diplóide 2n=26 e morfologia dos cromossomos bastante conservada, o que permitiu a inferência de homeologias cromossômicas. Exceto nas populações de Phyllomedusa sp. (aff. azurea) que apresentam o par 7 submetacêntrico, os cariótipos das demais populações analisadas foram constituídos por seis pares metacêntricos (1, 4, 8, 11-13), seis submetacêntricos (2, 3, 5, 6, 9, 10) e um subtelocêntrico (par 7). A diferença detectada no par 7 pode ser atribuída à presença de uma NOR nos braços curtos dos cromossomos 7 submetacêntricos. Pequenas variações na morfologia de alguns pares cromossômicos, incluindo a localização da NOR, foram observadas em P. rohdei de Ilhéus/BA em relação à descrita por outros autores, corroborando a hipótese da provável existência de espécies crípticas sob esse nome. O cariótipo de P. nordestina se diferenciou dos demais principalmente pela grande quantidade de heterocromatina e pela posição da NOR em 9p. A análise de morfologia externa relativa aos dois caracteres indicados para diagnose e separação de P. hypochondrialis e P. azurea, aplicados a todos os espécimes de diferentes localidades brasileiras, mostrou variações intrapopulacionais não acompanhadas de variações citogenéticas e moleculares. Esses dados apontam a necessidade de uma re-avaliação desses caracteres de diagnose e separação para essas espécies. A análise conjunta de dados citogenéticos e moleculares das populações permitiu identificar a população de Belterra/PA como P. hypochondrialis, portadora de NOR intersticial em 8p. Dados moleculares sugerem que as populações de Uberlândia (Minas Gerais), de São Luís, Bacabeira e Urbano Santos (Maranhão) e de Porto Nacional (Tocantins) possivelmente correspondam a um mesmo táxon, P. azurea. Nesse caso, a NOR em 7p nas populações ao Norte (Maranhão e Tocantins) e em 4p ao sudeste (Minas Gerais) corresponderia a variação interpopulacional. Na análise filogenética molecular, os haplótipos de Chapada dos Guimarães + Santa Terezinha (Mato Grosso) formaram um clado e as populações de Laranjal do Jari (Amapá) e de Prainha (Pará) formaram cada uma um ramo independente. Os dados dessas quatro populações (portadoras de NOR pericentromérica em 8q) sugerem que uma revisão minuciosa deva ser realizada para auxiliar no esclarecimento de seus status taxonômicos. / Abstract: Taxonomy and phylogenetic relationships of Phyllomedusa have been subject of continuous discussions. Hypotheses about the intra- and interspecific relationships within this genus have basically arised from morphological and behavioral characteristics, which have not been enough to elucidate the problems as the assigning of species to the P. hypochondrialis group. So, other tools may help to solve this problem. This work aimed to contribute with cytogenetic analysis and mitochondrial DNA sequencing data to the understanding of intra- and interspecific relationships involving the species P. rohdei, P. nordestina, P. hypochondrialis and P. azurea of the P. hypochondrialis group. These species showed the same chromosome number, 2n=26, with a very similar morphology. All populations had karyotypes with six metacentric (1, 4, 8, 11-13), six submetacentric (2, 3, 5, 6, 9, 10) pairs and one subtelocentric pair (7). The populations of Phyllomedusa sp. (aff. azurea) from São Luis, Bacabeira, Urbano Santos (Maranhão state) and Porto Nacional (Tocantins state) had the pair 7 submetacentric. This morphological difference in pair 7 can be attributed to the Nucleolus Organizer Region (NOR) that is located only in the submetacentric pair 7. The karyotype of P. nordestina was distinguished from P. rohdei by the large amount of heterochromatin and by the position of the NOR in chromosome 9p, whereas in P. rohdei it is located in 9q. The karyotype of P. rohdei also differed from that described by other author, suggesting the existence of cryptic species. Brazilian populations of P. azurea, P. hypochondrialis and other populations related to those species were analyzed. Intrapopulational variations in characters of external morphology were not associated with cytogenetic and molecular variations, showing that it is necessary a reevaluation of the diagnosis and separation characters for those species. The combined analysis of molecular and cytogenetic data allowed classifying the population of Belterra/PA as P. hypochondrialis, with NOR in pair 8p. Molecular data suggested that populations from Uberlândia (Minas Gerais), São Luiz, Bacabeira e Urbano Santos (Maranhão) and Porto Nacional (Tocantins) probably correspond to the taxon P. azurea. By comparing the karyotype of specimens from North populations (Maranhão and Tocantins) and from Southeast populations (Minas Gerais) different NOR positions were observed and interpreted as an interpopulational variation. The genetic diversity observed among populations with pericentromeric NOR in 8q (Laranjal do Jari, Prainha and Chapada dos Guimarães + Santa Terezinha; three clades in the molecular phylogenetic analysis) suggests that these populations could be in incipient process of speciation. / Mestrado / Biologia Celular / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

O nucléolo é uma organela nuclear responsável pela produção dos ribossomos, através das Regiões Organizadoras do Nucléolo (NORs). Espécies que possuem mais de um par de cromossomos contendo NORs terão, obrigatoriamente, pelo menos um par ativo, sendo as demais NORs funcionais de acordo com a demanda celular. O mecanismo de compensação de dose é visualizado e bem estabelecido em híbridos interespecíficos, conhecido como dominância nucleolar, com a inativação de NORs de um dos parentais por outras homeólogas ativas que as dominam. A arquitetura da cromatina nas NORs e o controle da sua expressão foram estudados com o objetivo de se entender os mecanismos envolvidos no fenômeno da dominância nucleolar em espécies diplóides que possuem múltiplas NORs. A espécie modelo utilizada neste estudo foi Crotalaria juncea (Leguminosae-Papilionoideae), caracterizada por conter 2n=2x=16, e NORs no braço curto do cromossomo 1, sendo este o principal organizador do nucléolo, e no braço longo do cromossomo 4 adjacente à heterocromatina centromérica, sendo este um sítio adicional (sítio menor) e de expressão facultativa, previamente determinada. Nas raízes de C. juncea sincronizadas, observou-se que a nucleologênese tem seu início durante o final da telófase, em que os 4 sítios de genes ribossomais podem ter atividade e formar até 4 nucléolos, os quais tendem a se fundir durante a interfase. A Hibridação in situ fluorescente (FISH) permitiu estudos da arquitetura da cromatina, com a visualização dos territórios cromossômicos, onde a cromatina não está organizada de forma aleatória dentro do núcleo, e consequentemente o rDNA 45S dentro do nucléolo. Observou-se também que todos os sítios de rDNA 45S possuem diferença no tamanho do arranjo repetitivo. Assim sendo, a hierarquia de dominância está de acordo com o tamanho de cada arranjo (sítio), e estes são ativados de acordo com a demanda celular. As análises das modificações nas histonas mostraram que a H3K9Met1 apresentou marcas fracas no nucléolo, enquanto no restante da cromatina nuclear sua marcação foi intensa. Já a H3K9Met2 apresentou marcação fortemente associada à cromatina presente no nucléolo, com alguns pequenos pontos heterocromáticos dispersos no núcleo. Pela observação entende-se que ambas metilações controlam diferentes tipos de heterocromatinas, ou seja, a H3K9Met2 controla principalmente heterocromatinas associadas aos genes ribossomais, e a H3K9Met controla heterocromatinas não associadas ao rDNA. O rDNA é hiperacetilado dentro do nucléolo para a H3K14. Não foi observada marcação nucleolar para H4K8ac, mas pôde ser observadas regiões hiperacetiladas em outras regiões da cromatina. A metilação do DNA esteve diretamente associada à diferentes níveis de organização da cromatina das NORs. As heterocromatinas adjacentes ao nucléolo apareceram fortemente metiladas, enquanto a cromatina distendida dentro do nucléolo apresentou marcação dispersa, com algumas regiões mais fortemente marcadas, onde a cromatina apresentava-se mais condensada e provavelmente não associados com a cromatina ativa. As fibras estendidas permitiram uma análise de alta resolução, onde foi possível observar que regiões não metiladas apareciam intercaladas entre grandes regiões fortemente metiladas, sugerindo que estas regiões hipometiladas estão, possivelmente, associadas com as alças de transcrição dentro do nucléolo. 12 Esses resultados contribuem para o entendimento sobre o controle genético e epigenético na arquitetura da cromatina ribossomal, bem como seu controle na expressão dos genes ribossomais no genoma das plantas. / The nucleolus is a nuclear organelle responsible for the ribosomes production, by Nucleolus Organizer Regions (NORs). Species presenting more than one chromosome pair with NORs should present, one pair expressing the genes, at least; while the other pairs expressing their genes accordingly to cellular demand. Dosage compensation mechanism is visualized and well established of interspecific hybrids as a well-described phenomena named nucleolar dominance, where a NOR from one parental could lead to inactivation of a NOR from the other parental which is dominated. The chromatin architecture and expression of the NORs were studied to address the mechanism involved in the nucleolar dominance of diploid species containing multiple sites of 45S rDNA. The model species used in the present study was the crop Crotalaria juncea (Leguminosae-Papilionoideae) characterized by 2n=2x=16 chromosomes, being the main NOR mapped into chromosome 1 short arm and presenting an additional site (minor site) in the chromosome 4 long arm adjacent to a centromeric heterochromatin and facultatively expressed. Synchronized meristematic root tip cells determined to nucleologenesis starts during the late-telophase, often expressing every ribosomal gene sites, when up to four nucleoli could be observed and these become merged during interphases. FISH allowed nucleolar chromatin architecture be accessed revealing distinct chromosomal domains (territories), suggesting a non-random distribution of the 45S rDNA, even between homologous chromosomes, into the nucleolus. The 45S rDNA sites from both chromosome pairs 1 and 4 of C. juncea showed differences in their array sizes. The differences in the 45S rDNA array sizes and the order of loci expression suggest a hierarchy of dominance, a feature of nucleolar dominance; being the small RONs activated only on demand. Immunodetection of histone modifications showed different patterns to methylation distribution across the chromatin as a whole; where H3K9Met1 was found mainly distributed along the nuclear chromatin without an evident signal into nucleolus, while H3K9Met2 was detected as conspicuous dots in the nuclear chromatin and highly accumulated into the nucleolus. The results indicate different control on heterochromatin establishment and maintenance, being the modifications specific to certain chromosomal regions. Indeed, H3K9Met is a key component in the nucleolus chromatin architecture and expression. The chromatin inside the nucleolus showed a high accumulation of H3K14ac, with a weak fluorescent signal along the nucleus; on the other hand H4K8ac showed a strong signal homogenously distributed across the nuclear chromatin, but without evident signals inside the nucleolus. DNA methylation was directly associated with different levels of chromatin organization of the NORs. The heterochromatic regions associated to RON are highly methylated, while the chromatin inside the nucleolus showed weaker signals, with some bright spots probably in condensed regions and related to chromatin inactivity. Extended DNA fiber allowed a higher resolution mapping that revealed long methylated regions intermingled by nomethylated ones, being the last probably associated to transcriptional loops of rRNA genes into the nucleolus. The results presented herein contributes to a better understand about the nucleolar chromatin architecture and the genetic and epigenetic control of the ribosomal genes expression on plant genomes.

O nucléolo é uma organela subnuclear formada pela atividade transcricional dos genes ribossomais 18S-5.8S-26S (rDNA 45S) e consequente biogênese dos ribossomos. A atividade destes genes resulta na região organizadora do nucléolo (NOR), na forma de uma constrição secundária em cromossomos metafásicos. As constrições secundárias se condensam progressivamente durante a mitose e se descondensam ao final da telófase quando a reestruturação do nucléolo se inicia. Genomas que apresentam mais de um locus de rDNA 45S deve apresentar, obrigatoriamente, pelo menos um par de NORs, enquanto os demais loci poderão ou não serem expressos. O controle da expressão dos genes ribossomais e a formação da cromatina nucleolar são modulados por eventos epigenéticos. Embora alguns pontos sobre o funcionamento dos genes ribossomais e a formação do nucléolo estejam bem estabelecidos, questões como o padrão de condensação da cromatina nucleolar durante a mitose, o padrão de funcionamento de sítios adicionais de genes ribossomais, o papel das modificações epigenéticas na dinâmica da cromatina nucleolar e na expressão do rDNA 45S e o mecanismo de herança dos genes ativos, permanecem abertas. A espécie Crotalaria juncea (Leguminosae-Papilionoideae), com 2n=2x=16 cromossomos, que possui um locus de rDNA 45S no braço curto do cromossomo 1, que sempre forma constrição secundária, e um sítio adicional com atividade facultativa no braço curto do cromossomo 4, é um excelente modelo para o estudo destas questões. No contexto apresentado, foram estudadas a dinâmica de condensação das NORs durante o ciclo celular e sua correlação com a atividade dos genes ribossomais, incluindo o locus adicional, e ainda o papel da metilação da citosina do DNA durante estes processos. Os resultados demonstram que a cromatina da região organizadora do nucléolo segrega em um estado descondensado durante a mitose, na forma de constrição secundária, ou seja, tal estrutura não se condensa durante a metáfase e não volta a se distender no início da telófase. Aparentemente, o que causa correlações equivocadas entre a atividade nucleolar e a observação morfológica da constrição secundária na metáfase é a contração forçada da cromatina da NOR causada por agentes antimitogênicos. Este modelo de segregação em um estado aberto pode ser explicado pela descrição de diversas proteínas que permanecem diretamente ligadas ou indiretamente associadas à região da NOR durante a mitose, funcionando como uma barreira física para a compactação. Ambos os sítios, principais e adicionais, do rDNA 45S presentes em Crotalaria juncea apresentam atividade transcricional, embora o locus do cromossomo 4 mostre atividade facultativa. Ao contrário do que foi anteriormente proposto, uma vez ativo, o locus adicional permanece descondensado durante todo o ciclo mitótico, seguindo o mesmo comportamento dos sítios principais. As constrições secundárias e a cromatina nucleolar são hipermetiladas em nível citológico, independentemente de sua atividade. A aparente hipometilação observada no rDNA 45S em cromossomos mitóticos e núcleos interfásicos se deve ao menor grau de compactação da região organizadora do nucléolo e, consequentemente, à baixa densidade de cromatina. / The nucleolus is a subnuclear organelle formed as a result of transcriptional activity of ribosomal RNA genes 18S-5.8S-26S (45S rDNA) and subsequent ribosome biogenesis. This activity forms the nucleolar organizing region (NOR) as a secondary constriction in metaphase chromosomes. The secondary constrictions progressively condense during mitosis and decondense at the end of telophase, when nucleoli start to reassemble. Genomes presenting more than one 45S rDNA locus must have at least one pair of NOR bearing chromosomes, while other loci may be expressed or not. Ribosomal gene expression and nucleolar chromatin assembly are modulated by specific epigenetic events. Although some topics related to rDNA gene activity and nucleolus formation are well understood, questions such as the behavior of nucleolar chromatin condensation during mitosis, standard functions associated with rDNA additional sites, role of epigenetic modifications in nucleolar chromatin and 45S rDNA expression processes, and inheritance mechanism of active genes, remain to be solved. Crotalaria juncea (Leguminosae - Papilionoideae) has 2n=2x=16 chromosomes and carries a 45S rDNA locus at the short arm of chromosome 1, always presenting a secondary constriction, and an additional site with facultative activity at the short arm of chromosome 4, being an excellent model to resolve these questions. Thus, this study aimed to study NOR condensation dynamics during the cell cycle and its correlation with ribosomal gene activity, including the additional locus, while analyzing the role of rDNA cytosine methylation during this process. The results show that NOR chromatin segregate in a decondensed way throughout mitosis, as a secondary constriction. In other words, this structure does not condense during metaphase and the NOR is not reassembled at the beginning of telophase. Misinterpretations relating nucleolar activity with morphological observations of secondary constrictions, appear to be induced by the artificial contraction of NOR chromatin caused by antimitotic drugs. This segregation model in an open state may be supported by strong diversity of proteins that are maintained attached to NORs during mitosis, serving as a physic barrier for condensation. Both principal and additional 45S rDNA sites of C. juncea are transcriptionally active, although the additional locus in chromosome 4 presented facultative activity depending upon ribosomal request. Unlike what was previously proposed, once the additional site is activated, it remains in an open configuration throughout the cell cycle, similarly to principal site behavior. Secondary constrictions and nucleolar chromatin are hypermethylated at cytological level, regardless of their activity. The seeming hipomethylated state of 45S rDNA in interphase nucleus and mitotic chromosomes is due to a lower compaction level of nucleolar organizing regions and subsequent low chromatin density.

Ki-67 maintient l'hétérochromatine constitutive lors de la prolifération cellulaire. La protéine Ki-67 est fortement exprimée dans le noyau des cellules de mammifères en prolifération. Sa présence est devenue un marqueur de référence en histopathologie diagnostic dans le cancer avec 330 millions de références sur des sites Internet et plus de 18 000 articles indexés avec le mot clé Ki-67 dans PubMed. Malgré son utilisation comme référence incontestable de la prolifération cellulaire, les rôles fonctionnels, les régulations et les mécanismes moléculaires où Ki-67 est impliquée demeurent obscurs. Depuis l'identification de Ki-67 en 1983, les différentes études avec l'utilisation d'outils moléculaires (anticorps, oligonucléotide antisens, shRNA, siRNA) qui inhibent l'expression de Ki-67 dans des cellules cancéreuses de tous types ont mis en évidence une forte régression à leur prolifération. La localisation prédominate de Ki-67 est dans le nucléole, son inactivation photodynamique abroge la transcription de l'ARN ribosomal qui est requis pour la prolifération cellulaire. Le consensus est que Ki-67 favorise la prolifération cellulaire, mais à ce jour aucune étude n'a mis en évidence ni un mécanisme d'action, ni un rôle essentiel de Ki-67 dans la prolifération cellulaire in vivo. Dans notre travail, nous abordons la question du rôle de Ki-67 dans les cellules humaines cancéreuses non transformées en culture ainsi qu'in vivo chez la souris. Nous avons montré que Ki-67 n'est pas nécessaire pour la prolifération cellulaire. En revanche, Ki-67 est indispensable pour maintenir la structure de l'hétérochromatine constitutive. Nous avons mis en évidence des nouveaux mécanismes de régulation de l'expression de Ki-67 au cours du cycle cellulaire, sa transcription étant contrôlé par CDK4/6 via la phosphorylation de la protéine rétinoblastome, et sa dégradation en G1 tardive via APC/C-Cdh1. Après extinction de l'expression de Ki-67 par ARNi ou par ablation du gène de Ki-67 par la nouvelle approche TALEN, nous n'avons observé aucun effet sur la synthèse de l'ARN ribosomique, sur le déroulement normal du cycle cellulaire, sur le développement embryonnaire ou la fertilité de la souris. Par contre, son extinction inhibe la progression des tumeurs dans des modèles de Xénogreffes, et induit un remodelage du paysage de l'expression de certain gènes. Notre étude par protéomique des protéines interragissant avec Ki-67 a identifié des protéines nucléolaires à l'interface entre l'hétérochromatine périnucléolaires et les composants granulaires nucléolaires. Ces complexes protéiques empêchent la dispersion de l'hétérochromatine constitutive au cours du cycle cellulaire. Au vu de nos résultats, nous concluons que dans les cellules non-proliférantes l'anémie de Ki-67 est associée à la diffusion de l'hétérochromatine constitutive. Ki-67 est indispensable à la maintenance de cette hétérochromatine qui serait essentielle pour le développement des tumeurs. / Ki-67 links constitutive heterochromatin maintenance to cell proliferation.Ubiquitous nuclear expression of Ki-67 in proliferating mammalian cells has led to its use as a benchmark diagnostic marker for cell proliferation, especially in cancer histopathology. Its importance is reflected by over 330 million hits when searching using the keyword “Ki-67” on Google, and over 18,000 papers on PubMed. In spite of its use as a surrogate marker for cell proliferation, the mechanisms of regulation of Ki-67 expression and its physiological functions in cell proliferation remain obscure. Early functional studies found that inhibition of Ki-67 expression by injection of antisense oligonucleotides or inactivating antibodies into cultured cancer cells inhibited cell proliferation. This is in agreement with later results obtained by peptide-nucleic acid, antisense oligonucleotide, siRNA or shRNA experiments in various cancer cell lines. Photodynamic inactivation of Ki-67 abrogates ribosomal RNA transcription, consistent with its predominantly nucleolar localisation and apparent requirement for cell proliferation. However, a recent study in HeLa cells found only minor effects on the cell cycle distribution upon Ki-67 knockdown. Nevertheless, Ki-67 is required for localising several nucleolar proteins to the mitotic chromosome periphery, potentially providing a mechanism for nucleolar assembly, as previously suggested by segregating nucleolar components upon cell division and chromosome segregation. Therefore, although the consensus is that Ki-67 promotes cell proliferation, this has not been clearly demonstrated, and no studies have ascertained requirements for Ki-67 in vivo.In this work, we address these questions in non-transformed human cells and cancer cells in culture and in vivo in mice. We have shown that Ki-67 is dispensable for cell proliferation but is required to maintain constitutive heterochromatin. We found that Ki-67 expression is cell cycle-dependent due to dynamic control by CDK4/6 and Cdh1. However, silencing of Ki-67 by RNAi or a TALEN-mediated Ki-67 gene ablation had no effect on ribosomal RNA synthesis, cell cycling, mouse development or fertility, but prevented tumour progression and led to remodelling of the gene expression landscape in cycling cells. Interaction proteomics and functional assays revealed that Ki-67 defines the boundary between perinucleolar heterochromatin and the nucleolar granular components, and prevents dispersal of constitutive heterochromatin during cell cycling. Conversely, Ki-67 downregulation in non-proliferating cells is associated with constitutive heterochromatin dispersal. The results suggest that Ki-67 mediates organisation of heterochromatin, and allows efficient tumour progression.

Le nucléole est le site de biogenèse des ribosomes, qui commence par la transcription des gènes d’ARN ribosomique (ARNr). Cependant, le nucléole est également impliqué dans d'autres processus cellulaires, comme l’organisation 3D du génome. Ainsi, des régions génomiques appelées NADs pour Nucleolus-Associated chromatin Domains, ont été identifiées dans des cellules animales et végétales. Ces régions sont surtout hétérochromatiques et les gènes associés ont tendance a être peu ou pas transcrits. Un des objectifs de ma thèse a été d’étudier l’implication du nucléole dans l’organisation de la chromatine au sein du noyau et la régulation transcriptionnelle de gènes transcrits par l’ARN Polymérase II chez Arabidopsis thaliana. Par ailleurs, parmi les centaines de copies de gènes d’ARNr, uniquement une fraction participe au processus de biogenèse des ribosomes. Dans un second temps, j’ai donc étudié le rôle de ces copies inactives. On a pu démontrer que l’absence des gènes d’ARNr inactifs n’engendre pas de changements majeurs dans la fonction nucléolaire. Par contre, ces copies participent à la stabilité du génome. En effet, en leur absence, des duplications génomiques allant jusqu’à plusieurs centaines de kilobases s’accumulent, entraînant des duplications de gènes et des différences du niveau d’expression de ces derniers. Finalement, les effets de ces changements structuraux sur la biologie de la plante sont discutés. / The nucleolus is the site of ribosome biogenesis, which begins with the transcription of ribosomal RNA (rRNA) genes. However, the nucleolus is also involved in other cellular processes, such as the 3D genome organization. Thus, genomic regions called NADs for Nucleolus-Associated chromatin Domains, have been identified in animal and plant cells. These regions are mostly heterochromatic and the associated genes tend to be poorly transcribed. One of the objectives of my thesis was to study the involvement of the nucleolus in the 3D genome organization and the transcriptional regulation of genes transcribed by RNA Polymerase II in Arabidopsis thaliana. In addition, only a fraction of rRNA gene copies participates in the process of ribosome biogenesis. In a second time, I studied the role of the inactive rRNA gene copies. We show that in their absence, there is no major changes in the nucleolus function. However, these copies contribute to genome stability. Indeed, in their absence, up to several hundred of kilobases long duplication events accumulate, resulting in the duplication and the differential expression of hundreds of genes. Finally, the impact of these structural changes on the plant biology are discussed.

V této práci je vytvořen model rozhodovací situace v odpadovém hospodářství využívající metody teorie her. Model tvoří nekooperativní hra pro reprezentaci konfliktu zpracovatelů odpadu a kooperativní hra pro reprezentaci konfliktu producentů odpadu. Pro konflikt zpracovatelů odpadu je k nalezení strategií při volbě cen na bráně využit koncept Nashovy rovnováhy, takto nalezené stabilní strategie mohou sloužit jako předpověď budoucí situace. Pro zpřesnění množin strategií jsou určeny dolní a horní meze. Pro konflikt producentů odpadu se uvažuje spolupráce všech producentů a určuje se pro ni přerozdělení nákladů pomocí Shapleyho hodnoty a nucleolu. Pro konflikt více producentů jsou vyvinuty aproximační algoritmy pro Shapleyho hodnotu i nucleolus. Tyto algoritmy jsou založeny na předpokladu, že se vzdálení hráči vzájemně neovlivňují. Model je aplikován na situaci v České republice. Pro konflikt zpracovatelů odpadu je nalezen jeden bod Nashovy rovnováhy. Pro konflikt producentů odpadu jsou určeni někteří producenti s vysokým kooperativním potenciálem.

Cytogenetics of spiders of the infraorder Mygalomorphae is largely unknown. My thesis is focused on the karyotype evolution of spiders of families Hexathelidae Dipluridae, which are basal groups of the superfamily Avicularioidea. In this thesis the evolution of diploid chromosome number, chromosome morfology, and also sex chromosomes are studied. The karyotypes of the mygalomorphs are quite interesting for their diversity. Many members of the family Hexathelidae exhibit extreme systems of a chromosomal sex determination which are composed by many gonosomes X. The meiotic division of males is analyzed. Some species exhibit modifications of this division such as achiazmatic meiosis. Selected markers have been detected by fluorescence in situ hybridization. Keywords: evolution, fluorescent in situ hybridization, karyotype, nucleolus organizer region, sex chromosomes, spider