<p>This project explores species boundaries, coevolution, biodiversity, parasite life cycles, and ecology using the cestode (tapeworm) fauna parasitizing the spiny dogfish, <i>Squalus acanthias</i>, and several of its close relatives. One of the aims was to verify the species identity of all the shark specimens from which cestodes were collected. Chapter 1 details use of the elasmobranch "barcoding" gene, NADH2, to verify host identifications, as well as to raise doubt about the wisdom of recognizing the Black Sea population of <i>S. acanthias</i> as a distinct subspecies. Chapter 2 examines diversity in the monotypic cestode genus, <i>Trilocularia</i>, throughout the widespread anti-tropical distribution of <i>S. acanthias</i> (i.e., the North and South Pacific, the North Atlantic, and the Black Sea), and in its congeners. An integrative approach, including morphological (i.e., light microscopy, histology, and scanning electron microscopy) and molecular methods (i.e., 28S, ITS1, 16S genes), was employed. Results reveal a large amount of undiscovered diversity in this genus and suggest that species of <i> Trilocularia</i> may be undergoing speciation more rapidly than their hosts. Chapter 3 describes one of the new species discovered, <i>Trilocularia eberti</i> n. sp. from <i>S.</i> cf. <i>mitsukurii</i>, and provides a prototype for future descriptions of species in this genus. Chapter 4 investigates microthrix variation in <i>Trilocularia</i> from the stomach and the spiral intestine of <i>S. acanthias</i> off Rhode Island. Results suggest that variation seen within a host individual is likely due to developmental changes rather than species differences. Chapter 5 aims to further the understanding of cestode infections in a marine environment through space and time by examining seasonal infection parameters in the cestode community of <i>S. acanthias</i> from Rhode Island across three years. While some general trends may be maintained across disparate localities, spatial variation is likely due to differences in accessibility to intermediate hosts and host diet across sites. The knowledge gained from understanding cestode infections in the vast ocean environment allows us to speculate about the factors driving fluctuations in parasite infections in elasmobranchs. </p>

<p>Centromeres are the chromosomal loci where microtubule spindles bind, via the kinetochore, during mitosis and meiosis. Paradoxically the centromere, as a functional unit, is essential to guarantee faithful chromosome segregation, whereas its underlying DNA sequences and associated kinetochore proteins are fast evolving. In most animals and plants that have been studied, centromeres contain megabase-scale arrays of tandem repeats. In spite of their importance, very little is known about the degree to which centromeric tandem repeats share common properties between different species across different phyla. We used bioinformatic methods to identify high-copy tandem repeats from species using publicly available genomic sequence and our own data. We found that despite an overall lack of sequence conservation, centromeric tandem repeats from diverse species showed similar modes of evolution. Furthermore, phylogenetic analysis of sequence homology showed little evidence of sequence conservation beyond approximately 50 million years of divergence. In addition, we performed a survey of fungi genomes for the presence of high-copy tandem repeats, but found little evidence to suggest that high-copy centromeric repeats are a common feature feature in fungi, with the possible exception of the <i>Zygomycota</i>. phylum. Finally, in most species the kinetochore assembles at a single locus, but in some cases the kinetochore forms along the entire length of the chromosomes forming holocentric chromosomes. Following a literature review we estimate that holocentricity is very common and has evolved at least thirteen times.

<p> This study used fine-scale phylogeography of populations of side-blotched lizard, <i>Uta stansburiana</i> to determine concordance with previously identified phylogeographic patterns in the Transverse Mountain Range of Southern California. Mitochondrial DNA analysis revealed clade distributions that both agreed and conflicted with previously identified clade breaks. This study revealed two new distinct clade breaks that transect the San Gabriel Mountains and detected haplotype mixtures in populations sampled between the San Gabriel and San Bernardino Mountains. Genetic landscape GIS analyses identified areas of genetic divergence and diversity for this species. This combined analysis enabled the discovery of a suture zone between the San Gabriel and San Bernardino Mountains that represents a phylogenetic crossroads with high levels of diversity and divergence and complex phylogeographic structure. My results suggest the importance of the use of fine-scale phylogeographic analysis in the discovery of new clade boundaries within a geologically complex and hyper-diverse region.</p>

Thesis (Ph.D.)--Indiana University, Dept. of Biology 2009. / Title from home page (viewed on Jul 8, 2010). Source: Dissertation Abstracts International, Volume: 70-10, Section: B, page: 5957. Advisers: Loren H. Rieseberg; Scott D. Michaels.

Le tégument est formé de deux tissus, un épithélium et un mésenchyme. Il comprend la peau et la cornée. Au niveau de la face, ces derniers ont une origine embryonnaire commune: ectoderme et cellules des crêtes neurales. J'ai tout d'abord contribué à la mise en évidence de l'acquisition par le derme embryonnaire de ses capacités inductrices sur l'épiderme, et de l'indépendance de la différenciation de l'épithélium cornéen vis-à-vis de son mésenchyme, le stroma. Mes travaux principaux ont été d'établir quelle était la signature moléculaire du programme cornéen, et à quel moment et comment ce programme est mis en place chez l'embryon. La comparaison des transcriptomes des cellules souches de la cornée à celui des cellules souches épidermiques chez la souris montre 3621 gènes communs et 1768 gènes cornéens propres, en plus de Pax6, le gène clé de l'oeil, et de K12, la kératine type de la différenciation terminale de l'épithélium cornéen. La cornée résultant, selon un dogme ancien, d'une induction par le cristallin, j'ai effectué des expériences chez l'embryon de poulet de 2 jours afin de le vérifier. L'ablation chirurgicale de la placode cristallinienne ayant mis en évidence sa régénération, j'ai prévenu sa formation en électroporant Gremlin, un inhibiteur de BMP4, requis lors la spécification du cristallin par la vésicule optique. L'obtention d'oeil sans cristallin mais avec un épithélium cornéen exprimant K12 montre que le programme cornéen s'effectue par défaut lorsque le programme cristallinien est interrompu. Cet arrêt se produit normalement à la périphérie de la placode cristallinienne qui s'invagine, lors de la migration des cellules des crêtes neurales, productrices de Gremlin. Les précurseurs de l'épithélium cornéen sont donc communs avec ceux du cristallin, qui sont connus pour se ségréger chez l'embryon lors de la formation du domaine préplacodal au stade neurula.

O desenvolvimento embrionário requer um rigoroso controle da expressão de inúmeros genes que devem ser ativados no momento e local apropriados para o correto estabelecimento das estruturas e órgãos do organismo. Com a análise das seqüências expressas (Expressed Sequence Tags, EST) é possível identificar os genes expressos em tecidos específicos em diferentes estádios do desenvolvimento. A fim de identificar genes expressos durante o desenvolvimento embrionário de Gallus gallus, EST foram obtidas a partir da extremidade 5' dos clones de três bibliotecas de cDNA construídas a partir de (1) embrião inteiro, (2) membros anteriores e posteriores e (3) somitos e tubo neural. As EST foram analisadas pelos programas Phred, Cap3 e Consed para avaliação de qualidade das bases e clusterização. A análise dos dados resultou em 4998 EST válidas segundo parâmetros estabelecidos para este estudo. Todas as seqüências consenso dos clusters e singletons foram comparadas com as seqüências disponíveis no GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) e classificadas em doze categorias segundo sua função. A categorização revelou que 25% dos genes não apresentaram homólogos no banco utilizado (Low e No hit). Aproximadamente 15% dos genes não apresentaram função definida (hipotéticos conservados). Os 60% restantes permitiram identificar genes envolvidos com a somitogênese, com a formação da musculatura esquelética e com a formação dos brotos de membros em vertebrados, além de genes de manutenção e estrutura celular. O conjunto das EST identificadas neste projeto possibilitou a construção de um banco com cerca de 5.000 EST de estádios embrionários de Gallus gallus, fonte para a identificação de novos genes, para a elucidação dos processos reguladores do desenvolvimento embrionário e para a identificação de SNPs (Single Nucleotide Polymorphism). / Embryo development requires rigorous control of expression of various genes, which may become active at an adequate time and site for the correct establishment of organ and structure of the organism. Identification of Expressed Sequence Tags (EST) allows the determination of genes expressed in specific tissues at various stages of development. To identify genes expressed during embryonic development of Gallus gallus, EST were obtained from 5' end of clones from three cDNA libraries, derived from (1) whole embryos, (2) limb buds (hindlimb and forelimb), and (3) somites and neural tube. EST sequences were analyzed using the softwares Phred, Cap3 and Consed to evaluate base quality and clustering, resulting in 4998 valid EST, according to the parameters established. All consensus sequences of clusters and singletons obtained were compared with sequences available at GenBank (http://www.ncbi.nlm.nih.gov) and classified into twelve categories according to function. Categorization revealed that about 25% of the genes were not described in the database consulted (Low and No hit). About 15% of the genes had no defined function (conserved hypothetical). The remaining sixty percent permitted identification of genes involved with somitogenesis, skeletal muscle and limb bud development in vertebrates and cellular maintenance and structure. The set of EST identified in this project resulted in a database with around 5000 EST of Gallus gallus embryonic stages, which is a new source of gene identification to facilitate investigation of regulatory processes in embryo development and identification of Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs).

L'utilisation du logiciel Miropeat pour comparer les séquences chromosomiquences d'Encephalitozoon cuniculi révèle la présence de séquences homologues aux différentes extrémités. Cette structure en mosaïque des extrémités a été confirmée par une approche PCR. Le plus intéressant est la présence de gènes dans ces régions. La comparaison des séquences codantes révèle 4 familles de gènes : inter AE , InterB, interC, interD. Nous avons choisi d'investir la famille interB, une famille homogène, avec très peu de gènes incomplets comparée aux trois autres familles. Après la validation de la présence des gènes interB chez les espèces du genre Encephalitozoon, ces gènes ont été retrouvés chez deux autres genres de microsporidies pouvant parasiter l'homme (Brachiola algerae et Vittaforma corneae). Par contre, ces gènes sont absents chez 5 autres genres de microsporidies, dont 2 parasites stricts d'insectes et 3 parasites stricts de poissons. L'expression de ces gènes a été abordée chez l'espèce E. cuniculi. Les gènes interB sont transcrits, et des protèines interB existent également.

Au cours de ma thèse, j'ai étudié le rôle in vivo du facteur de transcription Krox20 durant le développement précoce du cerveau postérieur des vertébrés et durant le processus de myélinisation du système nerveux périphérique. Je me suis plus particulièrement intéressée aux mécanismes impliqués dans la régulation de son activité via son interaction avec divers co-facteurs. Lors du développement embryonnaire, le cerveau postérieur des vertébrés, ou rhombencéphale, présente une segmentation transitoire le long de l'axe antéro-postérieur, aboutissant à la formation d'unités de différenciation neuronales. Le gène maître Krox20, codant un facteur de transcription à doigts de zinc, est exprimé précocement dans le rhombencéphale et est nécessaire à son développement, ainsi qu'à l'organisation correcte des nerfs crâniens. Une étude structure-fonction de Krox20 réalisée in vivo m'a permis de montrer que son activité au niveau du rhombencéphale implique différents domaines de la protéine en fonction des cibles transcriptionnelles considérées. J'ai de plus étudié plus spécifiquement le rôle de ses co-facteurs Nab et Hcf-1, montrant qu'ils jouent respectivement un rôle répresseur et activateur de l'activité de Krox20 lors du développement du rhombencéphale. Krox20 est également un gène-clé du processus de myélinisation du système nerveux périphérique et diverses mutations l'affectant ont été caractérisées chez des patients atteints de neuropathies démyélinisantes héréditaires, nommées maladies de Charcot-Marie-Tooth. J'ai généré une lignée de souris portant l'une de ces mutations, abolissant l'interaction entre Krox20 et les Nab. Ce modèle murin, présentant des défauts similaires à ceux observés chez les patients humains, m'a permis de confirmer le rôle majeur de l'interaction entre Krox20 et les Nab dans le processus de myélinisation. J'ai par ailleurs pu montrer que l'hypomyélinisation observée reposait sur un phénotype complexe, lié à un retard du processus de myélinisation suivi d'une dégradation de la myéline formée. Ceci suggère un rôle majeur de Krox20 et des Nab durant différentes étapes séquentielles de la myélinisation du système nerveux périphérique.

Les transitions de cadhérines sont souvent impliquées dans des phénomènes de ségrégation cellulaire mettant en jeu un phénomène de Transition Epithélium-Mésenchyme (TEM). Cependant, lors de la formation du système nerveux central, la transition E-/N-cadhérine n'entraîne pas de TEM et, contrairement au modèle en vigueur, nos résultats montrent que celle-ci n'est absolument pas un prérequis nécessaire aux mouvements morphogénétiques de la neurulation. Le point important lors de la formation du système nerveux central semble surtout être le contrôle de la cinétique de cette transition E-/N-Cadhérine. Le système nerveux central d'oiseau se forme au cours du développement selon des modes bien distincts : dans la région antérieure de l'embryon, la neurulation primaire ; dans la région postérieure, la neurulation dite secondaire conduit à un tube nerveux généré par accrétion cellulaire dont la lumière centrale est créée par cavitation. Dans la région thoracique, le tube neural se forme selon un mode totalement original ayant certaines caractéristiques des deux modes classiques, c'est la neurulation intermédiaire. Les précurseurs neuraux du tube neural intermédiaire et secondaire effectuent une TEM puis migrent postérieurement de manière coordonnée et dirigée grâce au dépôt polarisé de fibronectine induit par la protéine de la polarité planaire, Prickle, puis se ré-épithélialisent. Les Cellules de la Crête Neurale (CCN) constituent un tissu à part du tube neural. Nous montrons que ces cellules se distinguent du reste du neuroépithélium par un répertoire d'expression de cadhérines spécifiques

Les chromodomaines sont présents dans de nombreux régulateurs de la structure chromatinienne. Ils sont très conservés et reconnaissent spécifiquement certaines lysines méthylées sur les histones. Chez la drosophile, l'Enhancer de Trithorax et Polycomb Corto, impliqué dans la répression et dans l'activation transcriptionnelle de nombreux gènes, contient un chromodomaine (CortoCD). La surexpression de CortoCD dans des drosophiles transgéniques montre que c'est un module d'adressage à la chromatine. L'identification par spectrométrie de masse des polypeptides retenus par CortoCD in vitro révèle qu'ils correspondent à des protéines ribosomiques nucléaires (RPs). Je me suis concentrée sur l'une d'entre elle, RPL12, car les homologues de cette dernière dans d'autres espèces possèdent de nombreux résidus lysines méthylés. J'ai montré que CortoCD reconnaît spécifiquement la lysine 3 de RPL12 triméthylée (RPL12K3me3). De plus, Corto et RPL12 co-localisent avec des marques épigénétiques activatrices sur les chromosomes polytènes. L'analyse par ChIP (immunoprécipitation de la chromatine), de deux cibles transcriptionnelles de Corto et RPL12, révèle que ces deux protéines sont localisées dans le corps des gènes et ne sont pas enrichies sur les promoteurs, suggèrant un rôle dans l'élongation de la transcription. Des analyses transcriptomiques (RNAseq) montrent que Corto et RPL12 régulent majoritairement des gènes impliqués dans la biogenèse des ribosomes. Nos résultats mettent en évidence pour la première fois une coopération entre une protéine ribosomique et un facteur de maintien de la mémoire épigénétique dans la régulation transcriptionnelle. Les chromodomaines sont présents dans de nombreux régulateurs de la structure chromatinienne. Ils sont très conservés et reconnaissent spécifiquement certaines lysines méthylées sur les histones. Chez la drosophile, l'Enhancer de Trithorax et Polycomb Corto, impliqué dans la répression et dans l'activation transcriptionnelle de nombreux gènes, contient un chromodomaine (CortoCD). La surexpression de CortoCD dans des drosophiles transgéniques montre que c'est un module d'adressage à la chromatine. L'identification par spectrométrie de masse des polypeptides retenus par CortoCD in vitro révèle qu'ils correspondent à des protéines ribosomiques nucléaires (RPs). Je me suis concentrée sur l'une d'entre elle, RPL12, car les homologues de cette dernière dans d'autres espèces possèdent de nombreux résidus lysines méthylés. J'ai montré que CortoCD reconnaît spécifiquement la lysine 3 de RPL12 triméthylée (RPL12K3me3). De plus, Corto et RPL12 co-localisent avec des marques épigénétiques activatrices sur les chromosomes polytènes. L'analyse par ChIP (immunoprécipitation de la chromatine), de deux cibles transcriptionnelles de Corto et RPL12, révèle que ces deux protéines sont localisées dans le corps des gènes et ne sont pas enrichies sur les promoteurs, suggèrant un rôle dans l'élongation de la transcription. Des analyses transcriptomiques (RNAseq) montrent que Corto et RPL12 régulent majoritairement des gènes impliqués dans la biogenèse des ribosomes. Nos résultats mettent en évidence pour la première fois une coopération entre une protéine ribosomique et un facteur de maintien de la mémoire épigénétique dans la régulation transcriptionnelle.