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Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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The factors influencing senescence in white clover (Trifolium repens L.) are of considerable importance to the pastoral sector of New Zealand’s economy. The plant hormones, ethylene and the cytokinins, have been implicated as having opposing influences on senescence. This project focused on the cytokinins. The rate limiting step in cytokinin biosynthesis is catalysed by isopentenyl transferase (IPT) and the primary enzyme in the degradation of cytokinins is cytokinin oxidase/dehydrogenase (CKX). Both IPT and CKX genes are present as multi-gene families. A reduction in the level of active cytokinins either via a decrease in IPT expression, or an increase in CKX expression, or both, would implicate the cytokinins in developmental leaf senescence in white clover. White clover grows in a sequential pattern with leaves at all stages of development making it a good model for studying leaf development and senescence. A decrease in leaf chlorophyll is used as a marker for the onset of senescence. A micro-scale chlorophyll analysis was developed using the NanoDrop™ thus allowing tissue from the same leaflet to be used for gene expression and chlorophyll measurements. The pattern of chlorophyll changes was similar to that shown by Hunter et al.(1999) and Yoo et al.(2003) in white clover stolons used for ethylene research. Reverse transcriptase PCR (RT-PCR) and BLAST analysis was used to identify five putative IPT genes and seven putative CKX genes from white clover. RT-PCR demonstrated the expression of seven of these genes (TrIPT1. TrIPT13, TrIPT15 TrCKX1, TrCKX2, TrCKX6). Analysis with quantitative real-time PCR showed expression of TrCKX2 increased markedly during leaf expansion and was consistently high during senescence, suggesting a potential role for CKX in facilitating the progression of senescence.

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This work presents a methodology to describe the dynamics and topology of biological regulatory networks through the application of graph theory. We model these networks using Boolean rules and simulations performed with algorithms implemented in MATHEMATICA 7.0. Through this methodology, we characterize the regulatory network of opening and closing of the stomata of a plant by abscisic acid (ABA), including the relationships between the network s elements during the dynamics and the description of the state-space by comparing each one of its elements. For the state of cellular replicative senescence in humans, the goal is to describe a regulatory network of proteins involving the mechanisms of Shelterin complex, DNA double-strand break signaling, and the cell cycle arrest in G1 phase. The network topology must involve a combination of pathways and modules to ensure the stability of the signal and the permanent cell-cycle arrest. The state senescent is also characterized by establishing a secretory phenotype (SASP) with both beneficial and harmful effects for the organism. Different pathways are identified along with the activation of NF-kB in the regulation of these phenotypes and in this sense, a regulatory network to regulate the SASP in replicative senescence is proposed and the main consequences of the SASP for human colon are identified via analysis of microarray data related to normal colon, inflamed colon, colonic adenoma and carcinoma of the colon. / Este trabalho apresenta uma metodologia para descrever a dinâmica e a topologia de redes biológicas regulatórias através da aplicação da teoria de grafos, da modelagem de redes a partir de regras booleanas e através do uso de simulações baseadas em algoritmos implementados no software MATHEMATICA 7.0. Por meio desta metodologia procurou-se caracterizar a rede de regulação de abertura e fechamento dos estômatos de uma planta pelo ácido abscísico (ABA), incluindo a relação entre os elementos da rede durante a dinâmica e a descrição do espaço de estados. No estudo do estado celular de senescência replicativa em humanos, o objetivo é descrever uma rede regulatória de proteínas envolvendo os mecanismos do complexo de Shelterin com a sinalização de duplas quebras no DNA e a sinalização da parada do ciclo celular na fase G1. Por meio desta rede, a topologia deve envolver a combinação de vias e módulos para garantir a estabilidade da sinalização e a parada permanente da célula no estado senescente. O estado senescente também é caracterizado pelo estabelecimento de um fenótipo secretor (SASP) com efeitos tanto benéficos quanto prejudiciais para o organismo. Diferentes vias estão identificadas juntamente com a ativação de NF-kB na regulação deste fenótipo e nesse sentido, uma rede regulatória do SASP em senescência replicativa é proposta e as principais consequências do SASP para o cólon humano são identificadas através da análise de dados de microarranjos que relacionam cólon normal, cólon inflamado, adenoma de cólon e carcinoma de cólon.

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Introdução: o processo fisiológico de envelhecimento traduz-se em diversas alterações estruturais do sistema musculoesquelético. Estas, por sua vez, acarretam em modificações funcionais que se repercutem na dependência do senescente, determinando a diminuição da sua qualidade de vida. Das estratégias existentes para atenuar os efeitos da senescência o treinamento de potência tem sido apontado como preferido. Existem, contudo, indícios de que um treinamento baseado na potencialização da ação do ciclo alongamento-encurtamento seja uma melhor escolha. Hipóteses do estudo: pelos resultados obtidos em intervenções similares, hipotetiza-se que as participantes do protocolo de intervenção proposto apresentarão um aumento da densidade mineral óssea, do volume muscular, da capacidade funcional e melhora de alguns parâmetros biomecânicos da marcha, bem como da sua qualidade de vida. Objetivos: o objetivo geral do presente trabalho é, portanto, propor um modelo de treinamento fundamentado na potencialização da ação do ciclo alongamento-encurtamento e averiguar os seus efeitos em parâmetros selecionados da morfologia osteomuscular, capacidade funcional e qualidade de vida de idosas. Materiais e Métodos: 21 idosas sedentárias (66,9±4,2 anos) executaram o protocolo proposto durante 20 semanas, tendo os efeitos na densidade mineral óssea de fêmur, coluna, tíbia e rádio; efeitos na composição corporal, na força, no equilíbrio, na marcha, na flexibilidade e na qualidade de vida comparados aos efeitos obtidos pelo grupo controle (N=17, 65,0±3,4 anos), que não alterou o seu nível de atividade física. O protocolo de intervenção, composto por onze exercícios de força realizados com o intuito de potencializar a ação do ciclo alongamento-encurtamento, que apresentava duas modalidades de salto (salto vertical com contramovimento e drop jump), exigia a realização da fase concêntrica na maior velocidade possível. Resultados: quando comparado com o grupo controle, o grupo experimental apresentou alterações significantes (p<0,05) na densidade mineral óssea de coluna (g=1,06) e sua microarquitetura (g=0,80), na microarquitetura da tíbia (g=0,82), na força máxima (g=2,39) e potência (g=1,38) de extensores de joelho, na velocidade máxima de marcha (g=0,96), na flexibilidade de membros inferiores (g=1,05) e superiores (g=0,86) e no domínio Atividades passadas, presentes e futuras da qualidade de vida (g=1,08). Conclusão: os resultados apontam para a eficácia da proposta de intervenção, apresentando-se como uma nova estratégia para atenuar e até mesmo reverter algumas perdas estruturais e funcionais impostas pelo processo de envelhecimento / Introduction: the physiological aging process induces several structural changes in the musculoskeletal system. These, in turn, result in functional changes that are reflected in the senescent dependency, determining the reduction in their quality of life. Power training has been identified as ideal to mitigate the effects of aging. However, there are indications that an intervention based on the potentiation of the stretch-shortening cycle action is a better choice. Study hypotheses: the participants of the proposed intervention will increase their bone mineral density, muscle volume, functional capacity and will show some improvement in their gait, as well as in their quality of life. Purposes: the main objective of this study was to propose a training model based in the potentiation of the stretch-shortening cycle action and assess its effects on selected parameters of musculoskeletal morphology, functional capacity and quality of life of elderly women. Methods: 21 sendentary elderly women (66.9 ± 4.2 years) performed the proposed intervention protocol for 20 weeks and the effects on bone mineral density of the femur, spine, tibia and radio; effects on body composition, strength, balance, gait, flexibility and quality of life were compared to the effects obtained by the control group (N = 17, 65.0 ± 3.4 years) that did not change their level of physical activity. The program was composed by eleven strength exercises performed in order to enhance stretch-shortening cycle action, had two jump exercises (vertical jump with countermovement and drop jump) and had the concentric phase of the movements performed as fast as possible. Results: when compared to the control group the experimental group showed significant changes (p <0.05) in bone mineral density of the spine (g = 1.06) and its microarchitecture (g = 0.80), the microarchitecture of the tibia (g = 0.82), the knee extensors maximum force (g = 2.39) and power (g = 1.38), the maximum walking speed (g = 0.96), the lower (g = 1.05) and upper (g = 0.86) limbs flexibility and in the domain past, present and future activities of the quality of life (g = 1.08). Conclusion: the results point to the effectiveness of the proposed intervention, suggesting it as a new strategy to slow down and even reverse some structural and functional losses imposed by the aging process