L’impact potentiel des nanotubes de carbone multi-parois (NTCMW) a été évalué sur des larves de Xenopus laevis, exposées à des concentrations de 0,1 ; 1 et 10 mg/L, sur une durée allant de 2 à 24 h. Des mesures biochimiques réalisées à l’échelle des larves entières ont permis de mettre en évidence une induction d’un stress oxydant caractérisé par une production de peroxyde d’hydrogène et une induction des enzymes de lutte contre le stress oxydant : glutathion réductase, catalase et superoxyde dismutase, de façon dépendante de la concentration en NTCMW. Une production significative de malondialdéhyde, un marqueur important de la peroxydation des lipides, a été mesurée chez les larves en présence de NTCMW bruts. Les résultats de mesure des dommages à l’ADN ont indiqué une altération du matériel génétique de façon dose-dépendante. Des observations macroscopiques des larves, ont montré une accumulation, dose- et temps-dépendante, de masses noires suspectées d’être des agglomérats de NTC, au niveau des branchies, laissant penser à un probable colmatage de ces dernières. Cette hypothèse a été vérifiée par la mesure de différents paramètres sanguins. Une diminution de la pression partielle en O2 (pO2) et du pH ont été observées à partir de 1 mg/L de NTCMW dans le milieu. À 10 mg/L, une augmentation significative de la pCO2 et de la concentration en hémoglobine, accompagnée d’une diminution du pH et de la pO2 ont été observées. Enfin les analyses de RT-PCR quantitative, réalisées au niveau des érythrocytes, ont permis de confirmer l’induction du stress oxydant, de la peroxydation des lipides, des dommages à l’ADN et de l’hypoxie. La quantification des transcrits a également mis en avant un processus inflammatoire et apoptotique en réponse à une exposition des larves à des concentrations élevées en NTCMW bruts. / The potential impact of the Multiwalled Carbon Nanotubes, (MWCNT) was investigated on Xenopus laevis tadpoles exposed to concentrations of 0.1, 1 and 10 mg/L, on period ranging from 2 to 24 h. Biochemical measurements across whole larvae were allowed to demonstrate induction of oxidative stress, characterized by the production of hydrogen peroxide and induction of anti-oxidantive enzymes: glutathion reductase, catalase and superoxide dismutase, depending of the concentration MWCNT. Significant production of malondialdehyde, a major marker of lipid peroxidation was measured in larvae in presence of Raw MWCNT. The results of DNA damage measurement indicated alterations of the genetic material in a dose-dependent manner. Macroscopic observations of larvae showed a dose dependent time accumulation of black masses in gills, suspected to be CNT agglomerates, suggest a probable gills clogging. This hypothesis was verified by measuring various blood parameters. A decrease in O2 partial pressure (pO2) and pH were observed from 1 mg/L of MWCNT in the exposure medium. At 10 mg/L, a significant increase in the pCO2 and hemoglobin concentration, accompanied by a decrease in pH and pO2 were measured. Finally, Quantitative RT-PCR analysis performed on tadpoles erythrocytes, have confirmed the induction of oxidative stress, lipid peroxidation, DNA damage and hypoxia. Quantification of transcripts also helped to highlight an inflammatory and apoptotic process in response to larvae exposure to high concentrations of raw MWCNT.

La lignée transgénique pMBP-eGFP-NTR, que nous avons générée chez Xenopus laevis, permet une ablation conditionnelle des oligodendrocytes myélinisants, dont la conséquence est une démyélinisation. Dans cette lignée transgénique, le transgène est formé par une protéine de fusion entre le rapporteur GFP (Green Fluorescent Protein= protéine fluoresçant en vert) et une enzyme de sélection, la nitroréductase d’E. Coli. Cette enzyme, a la propriété de réduire le radical nitrite (NO2) de certains substrats (comme le métronidazole) en dérivé hydroxylamine extrêmement toxique pour la cellule qui l’exprime. L’expression de ce transgène est contrôlée par la portion proximale du gène MBP (myelin basic protein), séquence régulatrice, dont l’équipe avait démontré, chez la souris, qu’elle ne s’exprime que dans les oligodendrocytes myélinisants, ce qui c’est vérifié chez le xénope. Mon projet se proposait d’étudier les conséquences de la démyélinisation et de la remyélinisation dans cette lignée transgénique de Xenopus laevis. Mon objectif avait pour but de répondre à deux questions; Tout d’abord, qu’elle est la nature des cellules qui remplacent les oligodendrocytes éliminés: Nous montrons que les cellules responsables de la remyélinisation sont les précurseurs des oligodendrocytes (OPCs), cellules GFP négatives caractérisées par l’expression du facteur de transcription Sox10. Ces cellules OPCs sont déjà présentent dans le nerf optique avant l’événement de démyélinisation. La seconde question visait à examiner les conséquences d’une démyélinisation sur l’arborisation des axones des cellules ganglionnaires de la rétine. A cette fin nous avons mis au point un outil expérimental permettant de visualiser l’arborisation des projections tectales des axones des cellules ganglionnaires de la rétine par microscopie in vivo réalisée sur le têtard au stade 55. Nous montrons que bien que cette arborisation soit plus sensible à l’imagerie après démyélinisation, chez le transgénique que chez le contrôle, cela n’entraine pas de changement de la motilité de l’arborisation. / We have generated a Xenopus laevis transgenic line, pMBP-eGFP-NTR, allowing conditional ablation of myelin-forming oligodendrocytes. In this transgenic line the transgene is driven by the proximal portion of myelin basic protein (MBP) regulatory sequence, specific to mature oligodendrocytes. The transgene protein is formed by GFP reporter fused to the E. coli nitroreductase (NTR) selection enzyme. This enzyme converts the innocuous pro-drug metronidazole (MTZ) to a cytotoxin. My PhD project is to study the effect of demyelination and remyelination in Xenopus Laevis in this transgenic line. We wish to answer two questions using this transgenic. First, the origin of remyelinating cells that replace the ablated oligodendrocytes. We have shown that, Sox10+ OPCs, which are already present in the optic nerve prior to the experimentally induced demyelination, are responsible for remyelination. The second question is to examine the effect of demyelination of retinal ganglion cell (RGC) axonal arbor morphology. We developed an experimental set up to image the RGC arbor morphology in an awake stage 55 tadpole in real time. We show that the arbor is more sensitive than the control to imaging but there is no change in motility of the arbor.

Sex determination is a key developmental process in several species regulated by sexrelated transcription factors. In many species a gene called doublesex and mab-3 related transcription factor 1 (dmrt1), plays an important role in sexual differentiation. I used African clawed frogs (Xenopus) to examine function of dmrt1 in two species: a diploid species, X. tropicalis, and an allotetraploid species, X. laevis. In both species, dmrt1 is an autosomal gene; Xenopus tropicalis has one copy of dmrt1 and X. laevis has two homeologous copies that by definition are derived from whole genome duplication: dmrt1.L and dmrt1.S in X. laevis. We generated knockouts of each of these genes to further examine their function in sexual differentiation. Histological examination showed testicular dysgenesis in X. tropicalis dmrt1 and X. laevis dmrt1.L null males whereas dmrt1.S null males presented no obvious difference in sperm density compared to wildtype males. X. tropicalis dmrt1 and X. laevis dmrt1.L null females were found to completely lack reproductive organs and are infertile whereas dmrt1.S null females appeared unaffected. The contrasting results between dmrt1.L and dmrt1.S in X. laevis provides evidence of both neofunctionalization and subfunctionalization following gene duplication and suggest that gene duplication is a major contributor to evolutionary change. Additional investigation of the transcriptome of these frogs and the role of dmrt1 in the secondary sex characteristic vocalization provides further evidence of the role of dmrt1 in development. Comprehensively, this investigation provides further knowledge of the role of dmrt1 and homeologs of this gene in sexual differentiation and introduces a novel aspect of this gene in female development. Future efforts are focused on generating double knockouts for dmrt1.L and dmrt1.S, further examining the role of dmrt1.S in somatic cell function and developing additional mutant lines in other Xenopus for comparative analysis. / Thesis / Master of Science (MSc) / In many species sexual differentiation is a crucial developmental event. Surprisingly, however, the systems orchestrating sexual differentiation are highly variable among species. The doublesex and mab-3 related transcription factor 1 (dmrt1) gene plays a role in sexual differentiation in many groups, but its specific roles in this process are incompletely characterized and potentially diverse. We used genetic engineering in two species of African clawed frog (Xenopus) to disable function of dmrt1 in order to explore effects on gonadal development and the development of secondary sex characteristics. We found that dmrt1 is required for normal ovary or testis development in both Xenopus species, and that functional divergence occurred following duplication of dmrt1 by whole genome duplication. Taken together, these findings identify previously uncharacterized roles of dmrt1 in Xenopus and provide evidence of dynamic functional evolution of this important gene.

Muscarinic acetylcholine receptors (mAChRs) mediate effects of acetylcholine (ACh) in many systems, including those involved in locomotion. In the stage 37/38 Xenopus laevis tadpole, a well-understood model system of vertebrate locomotion, mAChRs have been found to be located on motor neurons with evidence suggesting that mAChRs are involved in swimming behaviour. The current study aimed to further investigate the role of mAChR-mediated cholinergic transmission by employing extracellular and whole-cell patch clamp recordings to examine the effects of mAChR activation on the properties of different types of neurons in the Xenopus laevis tadpole swimming circuit. It was found that mAChR activation can increase the threshold for initiating swimming by skin stimulation and can lead to the generation of spontaneous motor output in the absence of physical stimuli. These effects were found to be a result of direct inhibition of dorsolateral sensory interneurons of the mechanosensory pathway, direct inhibition of glycinergic inhibitory interneurons in the CPG and a decrease in CPG neuron firing reliability during swimming. The data presented here comprise the first whole-cell patch-clamp investigation into mAChR-mediated cholinergic transmission in the Xenopus laevis tadpole swimming circuit and provide novel evidence that mAChRs modulate the properties of mechanosensory pathway and CPG neurons in this model system of vertebrate locomotion.

Triclosan (TCS) and triclocarban (TCC) are antimicrobials found in U.S. surface waters. This dissertation assessed the effects of TCS and TCC on early development and investigated their potential to bioaccumulate using Xenopus laevis as a model. The effects of TCS on metamorphosis were also investigated. For 0-week tadpoles, LC50 values for TCS and TCC were 0.87 mg/L and 4.22 mg/L, respectively, and both compounds caused a significant stunting of growth. For 4-week tadpoles, the LC50 values for TCS and TCC were 0.22 mg/L and 0.066 mg/L; and for 8-week tadpoles, the LC50 values were 0.46 mg/L and 0.13 mg/L. Both compounds accumulated in Xenopus. For TCS, wet weight bioaccumulation factors (BAFs) for 0-, 4- and 8-week old tadpoles were 23.6x, 1350x and 143x, respectively. Lipid weight BAFs were 83.5x, 19792x and 8548x. For TCC, wet weight BAFs for 0-, 4- and 8-week old tadpoles were 23.4x, 1156x and 1310x. Lipid weight BAFs were 101x, 8639x and 20942x. For the time-to-metamorphosis study, TCS showed an increase in weight and snout-vent length in all treatments. Exposed tadpoles metamorphosed approximately 10 days sooner than control tadpoles. For the hind limb study, although there was no difference in weight, snout-vent length, or hind limb length, the highest treatment was more developed compared to the control. There were no differences in tail resorption rates between the treatments and controls. At relevant concentrations, neither TCS nor TCC were lethal to Xenopus prior to metamorphosis. Exposure to relatively high doses of both compounds resulted in stunted growth, which would most likely not be evident at lower concentrations. TCS and TCC accumulated in Xenopus, indicating that the compound has the potential to bioaccumulate through trophic levels. Although TCS may increase the rate of metamorphosis in terms of developmental stage, it did not disrupt thyroid function and metamorphosis in regards to limb development and tail resorption.

Les thiazolidinediones (TZDs) sont des médicaments antidiabétiques (agonistes des récepteurs nucléaires de type PPAR[gamma]) utilisés au cours des dix dernières années pour le traitement du diabète de type II. Malheureusement leur utilisation peut provoquer, chez certains patients, une rétention accrue de fluides et une formation d?oedèmes rénaux. Des études récentes suggèrent l'implication d'un canal sodique épithélial (ENaC), exprimé au niveau du tubule collecteur rénal, dans ces effets secondaires. En effet, la stimulation des PPAR[gamma] par les TZDs activent les canaux sodiques épithéliaux probablement via l'expression et l'activation de SGK1 (Serum and Glucocorticoid-regulated Kinase 1). Sachant que les transports des ions sodiques et potassiques sont étroitement liés au niveau rénal, notre objectif est de déterminer si les TZDs seraient impliqués dans la régulation des canaux potassiques (ROMK1). Nous montrons qu'en traitant les ovocytes de xénopes exprimant ROMK et PPAR[gamma], avec un TZDs comme la rosiglitazone (RGZ), le courant potassique mesuré par voltage-clamp (TEVC) est augmenté de deux fois. Cette augmentation est bloquée par l'utilisation d'un antagoniste de PPAR[gamma], le GW9662. Nous démontrons aussi l'implication de SGK1 dans la régulation de l'activité des canaux ROMK1 d'une part en mutant son site de phosphorylation sur ROMK1 (sérine 44) et d'autre part en utilisant son inhibiteur, GSK. Finalement les expériences d'immunofluorescences ont montré un recrutement de ROMK1 à la membrane des ovocytes traités à la RGZ. L'ensemble des données présentées dans ce travail suggère que la RGZ augmente le courant potassique en augmentant l'expression de SGK1.

The haematopoietic stem cell (HSC) is found in the adult human bone marrow, where it gives rise to all the circulating blood cells throughout adulthood. Understanding the signalling events that programme these cells during development will improve HSC in vitro culture, their generation from embryonic stem cells or induced pluripotent stem cells, and their potential therapeutic application. HSCs bud from the floor of the dorsal aorta and seed the bone marrow via circulation. The precursors to the dorsal aorta and HSCs are called haemangioblasts, which are found in the dorsal lateral plate mesoderm in Xenopus. The knowledge of the location of these precursors allows their programming to be studied in detail during embryonic development. A key pathway implicated in the programming of HSCs is the BMP signalling pathway. Here, using both a small molecule inhibitor and a transgenic Xenopus line, BMP signalling has been inhibited post-gastrulation without perturbing the gross morphology of the embryo. This has shown that BMP signalling is required for HSC programming in the dorsal lateral plate mesoderm via the expression of a critical haematopoietic transcription factor, gata2. Morpholino knockdown of evi3has revealed it to be essential for HSC programming in the dorsal lateral plate mesoderm, where it is required for the expression of gata2. Furthermore, as evi3 is known to bind to the active BMP signalling complex, and as evi3 knockdown phenocopies post-gastrulation BMP inhibition, evi3 appears to be required for BMP signalling to initiate gata2 expression in the DLP. Taken together, the findings presented here demonstrate an essential post-gastrulation role of BMP signalling and Evi3 for programming HSCs in Xenopus.

Au cours de la différenciation neuronale, les gènes proneuraux induisent l'expression de nombreux gènes appartenant à différentes familles. Deux de ces familles constituent l'intérêt de cette étude à savoir les facteurs de transcription à doigts à zinc Myt/NZF et IA1/INSM1. Chez le xénope, il a été démontré que XMyT1 coopère avec les facteurs bHLH afin d'induire la neurogenèse de manière insensible à la voie de signalisation Delta/Notch (Bellefroid et al., 1996). Son mode d'action n'est pas connu et nécessite d'être approfondi afin de mieux comprendre son rôle au cours de la neurogenèse. Lors d'expériences utilisant un gène rapporteur, la protéine XMyT1 a été décrite comme activateur de la transcription tandis que la protéine orthologue NZF3 chez le rat se comporte comme répresseur de la transcription (Yee et al., 1998). Récemment, il a été rapporté que les protéines NZF1 et NZF2 chez la souris interagissent avec le corépresseur Sin3 (Romm et al., 2005). Néanmoins aucunes données n'existent concernant l'interaction entre Myt/NZF et d'autres co-facteurs. Suite à la recherche de partenaires protéiques en utilisant la technique du double hybride en levures, nous avons identifié le corépresseur XCtBP. Nous avons confirmé in vivo et in vitro que XMyT1 interagit avec XCtBP. Cette interaction est propre à la région centrale de XMyT1 et trois motifs de recrutement de CtBP ont été identifiés dans celle-ci à savoir PGDLS, PENLS et TLDLS. Le motif de liaison TLDLS constitue un site dégénéré non décrit dans la littérature. Ce motif est conservé évolutivement parmi les trois membres NZF1, NZF2 et NZF3. Aussi, le motif TLDLS présente le plus d'affinité pour XCtBP. Les parties N-terminale, C-terminale et centrale de XMyT1 se comportent comme répresseur de la transcription et la région centrale continue de réprimer la transcription même lorsqu'elle n'est plus capable de recruter XCtBP. Cette activité est antagoniste à celle exercée par la protéine sauvage XMyT1. En effet, dans des expériences de gain de fonction, nous avons montré que XMyT1 induit l'expression des gènes XIA1, XPak3 et elrC. Nous avons montré que leur expression est induite de manière ectopique lorsque XMyT1 et XAsh3 sont surexprimés en même temps. Nous avons montré en embryons de xénope que XIA1 est exprimé dans les neurones primaires à partir du stade neurula précoce et qu'il a un profil d'expression similaire à XMyT1. Nos résultats ont permis de mettre en lumière une fonction biologique de l'interaction entre XMyT1 et XCtBP. Le recrutement de XCtBP réduit l'activation de l'expression de XIA exercée par la protéine XMyT1 seule ou combinée à XAsh3 et ce aux stades précoces de la différenciation neuronale. Ainsi, XCtBP jouerait un rôle dans la régulation transcriptionnelle de XMyT1 durant la neurogenèse. Cette étude suggère que XMyT1 pourrait également interagir avec des co-activateurs pour contrebalancer l'effet des co-répresseurs étant donné que la protéine sauvage a été décrite, à ce jour, aussi bien dans des expériences in vivo qu'in vitro, comme activatrice de la transcription.

The formation of the embryonic vasculature is essential for life. The components driving this process are well conserved across vertebrate species. At the core of vascular development is the specification of endothelial precursor cells from nascent mesoderm. Transcription factors of the ETS family are important regulators of endothelial specification. In this document we characterize the role of the ETS transcription factors, ETV2, during embryonic vascular development.Expression analysis shows that Etv2 is highly expressed in hematopoietic and endothelial precursor cells in the Xenopus embryo. In gain-of-function experiments, ETV2 is sufficient to activate ectopic expression of vascular endothelial markers. In addition, ETV2 activated expression of hematopoietic genes representing the myeloid but not the erythroid lineage. Loss-of-function studies indicate that ETV2 is required for expression of all endothelial markers examined. However, knockdown of ETV2 has no detectable effects on expression of either myeloid or erythroid markers. This contrasts with studies in mouse and zebrafish where ETV2 is required for development of the myeloid lineage. Our studies confirm an essential role for ETV2 in endothelial development, but also reveal important differences in hematopoietic development between organisms.Although ETV2 is a pivotal molecule in development it remains unidentified in the chicken genome. We hypothesize that chicken Etv2 is expressed in the early Gallus embryo, and is necessary for endothelial specification consistent with its role in other species. To test this hypothesis we attempted to amplify Etv2 transcripts from Gallus embryos using degenerate PCR. Disappointingly this strategy did not reveal a putative Etv2 candidate. However, some important findings were uncovered, including the cloning of a previously uncharacterized Gallus ETS protein, SPDEF. Additionally the identification of an annotation error mis-identifying Ets gene "Erf" as "Etv3" (also an Ets gene) provided details on gene arrangement previously unknown. The workflow described could be used in future studies for the identification of other members of gene families that exhibit gaps, keeping in mind the goal of the study and the limitations of each technology.

El transporte existente entre la madre y feto es vital para el desarrollo de éste. La preeclampsia (PE) es una enfermedad que afecta múltiples funciones, entre ellas la de transporte. Hasta la fecha se han realizado pocos estudios sobre las alteraciones del transporte en la placenta con PE. El objetivo del presente estudio es comparar las corrientes totales en el ovocito de Xenopus laevis transplantado con membrana apical (MVM) proveniente de Sincicitrofoblasto (STP) normal y preeclámptico, donde el responsable de estas corrientes es el maxi-canal de cloruro, para así contribuir a establecer un modelo de transporte transplacentario en el embarazo normal y sus alteraciones en la preeclampsia. Se obtuvieron corrientes superiores en ovocitos inyectados con MVM preeclámptica, seguidas por las corrientes evocadas en ovocitos inyectados con MVM normal y las más bajas corrientes fueron obtenidas por los controles, evidenciando incorporación funcional de los canales exógenos y sugiriendo una alteración en los canales provenientes de la placenta preeclámptica.