Thesis (doctoral)--Lund University, 1997. / Added t.p. with thesis statement inserted.

Thesis (doctoral)--Lund University, 1997. / Added t.p. with thesis statement inserted.

Orientador: Enes Furlani Junior / Resumo: O algodoeiro apresenta uma sensibilidade elevada nos sistemas de cultivo. A acidez do solo aliada a alta concentração alumínio e a baixa disponibilidade de cálcio em profundidade podem limitar a produtividade sendo possível verificar distúrbios nutricionais. Nesse contexto, o níquel, nutriente essencial, componente da metaloenzima urease tem sua importância comprovada no metabolismo do nitrogênio e vem sendo estudado como alternativa para melhorar a qualidade do sistema de cultivo por meio da eficiência do uso do nitrogênio disponível. Outra vertente de estudos diz respeito a capacidade do níquel de agir como metal pesado sendo prejudicial para as culturas, dessa maneira faz-se necessário entender a dinâmica desse nutriente dentro dos sistemas de cultivo. Tendo em vista o exposto, o objetivo deste trabalho foi verificar os efeitos da aplicação de diferentes doses de níquel e gesso, e a interação entre os dois sobre o crescimento, produtividade e estado nutricional de plantas de algodoeiro em condições de campo. O experimento foi desenvolvido em dois anos, os tratamentos utilizados foram 0,0; 1,0; 2,0; 6,0; 12 e 16 kg ha-1 de Ni e 0, 200, 400 e 800 kg ha-1 de gesso, aplicados via solo. Utilizou-se o delineamento em blocos ao acaso em um fatorial 6x4 com 3 repetições. Para mensurar o efeito dos tratamentos, os parâmetros de crescimento (altura, diâmetro e número de ramos), estado nutricional (P, K, Ca, Mg, S, Cu, Fe, Mn, Zn e Ni), e produtividade (número de estruturas reproduti... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

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Nesse contexto, o níquel, nutriente essencial, componente da metaloenzima urease tem sua importância comprovada no metabolismo do nitrogênio e vem sendo estudado como alternativa para melhorar a qualidade do sistema de cultivo por meio da eficiência do uso do nitrogênio disponível. Outra vertente de estudos diz respeito a capacidade do níquel de agir como metal pesado sendo prejudicial para as culturas, dessa maneira faz-se necessário entender a dinâmica desse nutriente dentro dos sistemas de cultivo. Tendo em vista o exposto, o objetivo deste trabalho foi verificar os efeitos da aplicação de diferentes doses de níquel e gesso, e a interação entre os dois sobre o crescimento, produtividade e estado nutricional de plantas de algodoeiro em condições de campo. O experimento foi desenvolvido em dois anos, os tratamentos utilizados foram 0,0; 1,0; 2,0; 6,0; 12 e 16 kg ha-1 de Ni e 0, 200, 400 e 800 kg ha-1 de gesso, aplicados via solo. Utilizou-se o delineamento em blocos ao acaso em um fatorial 6x4 com 3 repetições. Para mensurar o efeito dos tratamentos, os parâmetros de crescimento (altura, diâmetro e número de ramos), estado nutricional (P, K, Ca, Mg, S, Cu, Fe, Mn, Zn e Ni), e produtividade (número de estruturas reprodutivas, produtividade de algodão em caroço, rendimento de fibra e massa de 20 capulhos), foram submetidos a análise de variância e regressão polinomial por meio do software de análise estatística Sisvar 5.1. Há variações na produtividade em função das condições climáticas, em déficit hídrico severo foi possível concluir que o aumento na dose de gesso pode reduzir a produtividade do algodoeiro linearmente, a aplicação de doses de níquel e gesso, nas condições apresentadas nesse experimento, não exercem influência no crescimento e desenvolvimento do algodoeiro. O fornecimento de gesso até 800 kg/ha interfere na absorção de Ni, verifica-se um antagonismo entre cálcio e níquel. O fornecimento de níquel via solo não interfere na absorção de nutrientes com exceção do cálcio. O cálcio exerce antagonismo em relação ao manganês. As doses de níquel não promoveram efeitos positivos ou negativos no crescimento e desenvolvimento do algodoeiro. / The cotton plant has a high sensitivity in the cropping systems. The soil acidity allied to high aluminum concentration and low calcium availability in depth may limit the productivity and develop nutritional disorders. In this context, nickel, essential element, component of metalloenzyme urease, has its importance proven in the nitrogen metabolism. It has been studied as an alternative to improve the cropping system quality through an efficient use of the available nitrogen. Another strand of studies mentions about the nickel capacity to act as a heavy metal and being harmful to the crops, thereby making it necessary to understand this nutrient dynamic within the cropping systems. Based on the foregoing, the objective of this study was to verify the effects of the application of different nickel and gypsum doses, and the interaction between them on the growth, crop yield and nutritional status of cotton plants under field conditions. The experiment was conducted in two years, the treatments used were 0,0; 1,0; 2,0; 6,0; 12 and 16 kg ha-1 of Ni and 0, 200, 400 and 800 kg ha-1 of gypsum, applied via soil. A randomized complete block design was used in a 6x4 factorial scheme with 3 repetitions. In order to measure the treatment effects, the parameters of growth (high, diameter and number of branches), nutritional status (P, K, Ca, Mg, S, Cu, Fe, Mn, Zn and Ni), and crop yield (number of reproductive structures, seed cotton yield, fiber cotton yield and mass of 20 cotton bolls), were submitted to an analysis of variance and polynomial regression through a software of statistical analysis Sisvar 5.1. There are variations in the crop yield in function of the climate conditions; in severe water deficit, it was possible to conclude that the increase in gypsum doses can reduce cotton crop yield linearly. The application of doses of nickel and gypsum, under the conditions presented, do not influence the growth and development of the cotton plants. The supply of gypsum up to 800 kg ha-1 interfere in the absorption of Ni, verifying an antagonism between calcium and nickel. The supply of nickel via soil do not interfere in the nutrients absorption with exception of calcium, which exerts antagonism over manganese. The doses of nickel did not promote positive or negatives effects in the growth and development of the cotton plants.

Le soufre est un macronutriment essentiel contribuant à l’élaboration du rendement et de la qualité des graines. Chez les espèces modèles M. truncatula et Arabidopsis, les gènes associés à la réduction du sulfate et à la biosynthèse des acides aminés soufrés sont exprimés dans l’embryon lors du remplissage de la graine, soulignant l’importance du transport de sulfate jusqu’à ce tissu. Chez M. truncatula, trois gènes codant des transporteurs de sulfate putatifs, MtSultr3;5, MtSultr2;2, et MtSultr4;1, sont fortement exprimés dans la graine. Le criblage des populations de mutants disponibles a permis d’identifier des mutants Tnt1 et EMS pour ces gènes. Cette étude a parallèlement été élargie à la caractérisation de mutants ADN-T d’Arabidopsis pour les cinq transporteurs de sulfate du groupe 3 (de la membrane plasmique) et pour SULTR4;1 (vacuolaire), dont les gènes s’expriment dans la graine en développement. Un rôle des transporteurs du groupe 3 dans les échanges de sulfate à l’intérieur de la graine a été mis en évidence. En particulier, l’analyse du protéome des graines de ces mutants a révélé un défaut d’accumulation des formes processées des protéines de réserve au sein de l’embryon (sultr3;5) et des modulations spécifiques de la composition protéique suggérant l’utilisation de sources alternatives de soufre (sultr3;4). Enfin, les résultats contrastés obtenus pour le mutant sultr4;1 suggèrent un rôle de l’efflux de sulfate des vacuoles pour le maintien de l’homéostasie redox lors du développement de la graine. / Sulfur is an essential macronutrient contributing to crop yield and seed quality. In the model species M. truncatula and Arabidopsis, genes involved in sulfate reduction and sulfur amino acid biosynthesis are expressed in the embryo during seed filling, underlying the importance of sulfate transport until this tissue. In M. truncatula, three genes encoding putative sulfate transporters, MtSultr3;5, MtSultr2;2, et MtSultr4;1, are strongly expressed in seeds. By screening mutant collections, we identified Tnt1 and EMS mutants for these genes. In parallel, this study was extended to the characterization of Arabidopsis T-DNA mutants for the five sulfate transporters belonging to group 3 (plasmalemma-located) and SULTR4;1 (vacuolar), whose genes are expressed in developing seeds. A role of the group 3 sulfate transporters in sulfate exchange between seed tissue was revealed. In particular, seed proteome analysis for these mutants revealed a reduced accumulation of storage protein processing within the embryo (sultr3;5), and specific modulations of protein composition suggesting the utilization of alternative sulfur sources (sultr3;4). Finally, contrasted results obtained for the sultr4;1 mutant suggest a role of sulfate efflux from vacuole for maintaining redox homeostasis during seed development.

Les GAGs, en particulier les HS et les CS, sont des polysaccharides linéaires sulfatés situés à la surface des cellules et la matrice extracellulaire où ils influencent les fonctions des cellules. Les GAGs sont connus pour se lier et réguler l'activité d'un certain nombre de protéines différentes appelées «protéines de liaison héparine», y compris les chimiokines, facteurs de croissance, des enzymes et des molécules d'adhésion. Dans le cas du développement de la tumeur, la surexpression de l'héparanase a été observée. En conséquence, une variété d'oligosaccharides de HS et de CS est libérée. Néanmoins, leurs structures et leurs effets biologiques sont inconnus.De nombreux outils existent pour la caractérisation des GAG cependant, le développement de nouvelles technologies pour isoler des fragments du HS endogènes est nécessaire. Dans ce contexte, nous proposons d'utiliser la technologie d'empreinte moléculaire, ce qui permettrait d'obtenir des polymères avec des cavités capables de reconnaître certains types d'oligosaccharides mimétiques de HS, et par la suite d'étudier les HS endogènes.Les GAGs extraits de tumeurs xénogreffes et du sang, de 3 à 8 semaines au cours de la croissance tumorale, ont été quantifiés par dosage colorimétrique. Nous avons observé une diminution de la quantité des GAG tumoraux et une augmentation des GAG sanguin, au cours de la croissance de la tumeur. En outre, les GAGs tumoraux montrent une affinité croissante pour le FGF-2 au cours de la croissance tumorale.Nous avons étudié l'applicabilité de la «technique d'empreinte moléculaire» pour la production d'hydrogels imprimés capables de reconnaître spécifiquement le fondaparinux, un oligosaccharide analogue de l'héparine. Nous avons préparé une bibliothèque d'hydrogels imprimés afin d'optimiser leur synthèse et obtenir des matériaux qui reconnaissent spécifique et sélectivement cette molécule cible. Nos résultats montrent que, par un contrôle minutieux de la stœchiométrie et de la proportion de l'agent de réticulation utilisé lors de leur synthèse ainsi que la détermination des conditions de reconnaissance, les hydrogels imprimés reconnaissent spécifiquement les oligosaccharides mimétiques de HS.Ces travaux ouvrent des intéressantes perspectives d'application de la technologie d'impression moléculaire à l'analyse des séquences de GAGs extraits d'un milieu biologique. / GAGs, and particularly heparan sulfate (HS) and chondoitin sulfate (CS), are linear and sulfated polysaccharides located at the cell surface and extracellular matrix from where they influence the functions of cells. GAGs are known to bind and regulate the activity of a number of distinct proteins known as ‘heparin binding proteins' including chemokines, growth factors, enzymes and adhesion molecules. In the case of tumor development, heparanase over-expression has been observed. As a consequence, a variety of HS and CS oligosaccharides are released which structures and biological effects are unknown.Many tools exist for GAG characterization and a need to develop a new technology to isolate fragments of endogenous HS is required. In this context, we propose to use molecular imprinting technology that could allow to obtain polymers owing cavities able to recognize specific types of HS mimetic oligosaccharides and therefore the endogenous HS.GAGs extracted from xenografted tumors and blood, at 3 to 8 weeks during tumor growth, were quantified by a colorimetric assay. We observed a decrease in the amount of GAGs tumors and an increase of GAGs blood, during the tumor growth. Moreover, tumor GAGs were tested by competition toward growth factor with enzyme immunoassay showing increasing affinity for FGF-2 during tumor growth.We investigated the applicability of ‘Molecular Imprinting Technology' to the generation of imprinted hydrogels able of specifically recognize fondaparinux, an oligosaccharide analogue of heparin. We have prepared a library of imprinted hydrogels in order to optimize their synthesis and obtain materials that specifically and selectively recognize that oligosaccharide. Our results show that, by a careful control of the stoichiometry and crossliking choice for their synthesis and by adapting rebinding conditions, namely the temperature, imprinted hydrogels can readily be prepared to specifically recognize the HS mimetic used as model.This work opens an interesting outlook to analyze GAGs extracted from a biological medium by molecular imprinting technology

L’Héparane sulfate (HS) est un polysaccharide linéaire et sulfaté présent à la surface des cellules ou dans le milieu extracellulaire des tissus animaux. Le long des chaines d'HS, des régions présentant une densité de charge négative élevée (domaines S) alternent avec des régions plus faiblement chargées (domaines A). Différents motifs SAS sont ainsi exposés à la surface des cellules et permettent des interactions spécifiques avec de nombreuses protéines comme l’interféron gamma (INF-γ). Cette cytokine interagit avec haute affinité avec les chaines d'HS, ce qui module son activité in vivo (accumulation et localisation tissulaire, clairance sanguine). Pour moduler l’activité de l’INF-γ en inhibant ses interactions avec les chaines d'HS de la surface des cellules, nous avons entrepris la synthèse de mimes de motifs SAS, dans lesquels des fragments synthétiques de domaines S sont liés par un espaceur de longueur modulable. Pour effectuer cette conjugation, nous avons choisi d'utiliser deux types de chimie click la "CuAAC" et la "ligation oxime". Cette stratégie a nécessité de mettre au point des fonctionnalisations orthogonales des extrémités réductrices et non réductrices d'oligosaccharides synthétiques. Nous avons mis au point les réactions sur un disaccharide modèle dérivé du cellobiose, puis les avons transférées à la modification d'un tetrasaccharide synthétique d'HS. Dans ce travail, nous avons optimisé deux réactions clef : une alkylation anomérique dans l’eau et une allylation de fonction alcool dans des conditions neutres / Heparan sulfate (HS) is a linear polysaccharide found in animal tissues at the cell surface or in the extracellular matrix. HS chains display alternating highly negatively charged regions (S) and less charged ones (A). SAS domains with different topologies can thus be exposed at the cell surface with the aim of interacting specifically with different proteins. Gamma interferon (INF-γ) is a cytokine that binds tightly to HS chains. This interaction allows controlling numerous bioactivities of the cytokine (accumulation and location in tissues as well as blood clearance). The discovery of HS fragment able to modulate the activity of IFN-γ could open the way to new innovative therapeutics. To this aim we launched a program aiming at synthesizing mimetic of the SAS motifs found in HS. We devised a strategy allowing linking two synthetic S fragments of HS through a spacer. To this aim we selected two click chemistry reactions: the "CuAAC" triazole formation and "oxime ligation". To implement this strategy, we optimized, on a disaccharide model derived from cellobiose, a methodology allowing the functionalization of the reducing and non-reducing end of synthetic oligosaccharides by to orthogonal reactive functions. Then we extended the methodology to a HS tetrasaccharide fragment. In this work, we optimized two key reactions: an anomeric alkylation in water and a hydroxyl allylation in neutral condition

L'Héparane Sulfate (HS), un polysaccharide linéaire, module les activités biologiques de nombreuses protéines. Afin d'élucider les interactions entre l'HS et les protéines, la synthèse chimique d'HS est un outil précieux, mais elle peut être difficile. Notre équipe a montré que des mélanges combinatoires obtenus par auto-assemblage de différentes combinaisons de dérivés disaccharidiques (lactose et lactose persulfaté) sur surfaces planes d'or peuvent reconnaître spécifiquement certaines protéines se liant à l'HS, telles que les isoformes de la chimiokine CXCL12 ou IFNγ. Avec ces dérivés, nous avons réalisé un auto-assemblage sur des nanoparticules d'or. Mais à cause de la toxicité des nanoparticules d'or, nous avons aussi adapté cette méthode à des nanoparticules lipidiques. En utilisant les conditions qui ont déjà été améliorées pendant la synthèse des dérivés lactose et lactose persulfaté, nous avons préparé deux autres dérivés disaccharidiques plus proches de la structure réelle d'HS. Ces nouveaux dérivés sont utilisés pour réaliser des nanoparticules d'or et nanoparticules lipidiques afin de comparer les propriétés avec les lactose et lactose persulfaté. Les tests d'affinité avec différentes protéines sont en cours de réalisation. / Héparan Sulfate (HS) is a linear polysaccharide that modulates the biological activities of numerous proteins. In order to elucidate the interaction between HS and proteins, the synthesis of HS is an invaluable tool, but the synthesis is sometimes difficult. Our group has demonstrated that the combinatorial mixtures obtained by self-assembly of different combinations of disaccharide derivatives (lactose and persulfated lactose) on gold plan surfaces could recognize specifically some HS binding proteins, such as the isoforms of the chemokine CXCL12 or IFNγ. Because of the toxicity of gold nanoparticles, we have also adapted this method to lipid nanoparticles. Using the conditions that have already improved during the synthesis of lactose and persulfated lactose derivatives, we have synthesized two other disaccharide derivatives, which were closer to the real structure of HS. These new derivatives were used to prepare the gold and lipid nanoparticles at the aim of comparing the properties with lactose and persulfated lactose. The tests of affinities with different proteins are in progress.

La maladie d’Alzheimer (MA), la forme la plus répandue de démence, est caractérisée par une accumulation cérébrale de plaques amyloïdes formées de peptide beta-amyloïde, et d’enchevêtrements neurofibrillaires (NFT) de protéine tau anormalement phosphorylée (P-tau). Depuis plusieurs années, l’évidence d’une implication majeure d’altérations synaptiques dans la pathologie a émergée. De plus, il a été observé dans les cerveaux MA que les héparanes sulfates (HS), normalement extracellulaires, accumulent à l’intérieur des neurones, où ils co-localisent avec tau. Le laboratoire CRRET a mis en évidence que la 3-sulfotransferase 2 (HS3ST2), enzyme prédominante dans le cerveau où elle génère des HS 3-O-sulfatés (3S-HS) de rôle inconnu, est impliquée dans les mécanismes à l’origine de la tauopathie. Puisque la HS3ST2 et les 3S-HS n’ont jamais été caractérisés à la synapse où ils pourraient participer au développement de la tauopathie, les objectifs de ce travail sont : 1) déterminer si la HS3ST2 et les 3S-HS sont présents à la synapse et étudier des possibles rôles physiologiques ; 2) déterminer si les 3S-HS accumulent au niveau intracellulaire dans des cellules neuronales et/ou dans de synaptosomes issus d’un modèle murin de tauopathie ; et 3) examiner si les 3S-HS intracellulaires produits par la HS3ST2 sont impliqués dans le développement ou évolution de la tauopathie au niveau synaptique.Dans ce travail, nous avons montré la présence des 3S-HS et de la HS3ST2 à la synapse de cellules hippocampiques et accumulé des preuves de leur implication dans la stabilité et l’activité synaptique, toutes deux altérées par des peptides se liant aux 3S-HS ont pu bloquer cette activité. Nous avons implémenté et caractérisé le modèle murin de tauopathie rTg4510 et mise en place les cultures primaires de leur neurones hippocampiques. Dans ces cellules, nous avons montré l’accumulation intracellulaire des 3S-HS et une surexpression de la HS3ST2 corrélant avec l’accumulation de P-tau. La digestion enzymatique des HS dans les synaptosomes a résulté dans l’inhibition de la tauopathie.Ce travail révèle pour la première fois un rôle fondamental de la 3-O-sulfatation des chaines d’HS à la synapse, aussi bien dans des conditions physiologiques que pathologiques. Pour la première fois, l’enzyme HS3ST2 est décrite à la synapse. De plus, ce travail donne la preuve d’un lien fort entre l’expression d’HS3ST2, l’accumulation de 3S-HS et la tauopathie au niveau synaptique, ouvrant de nouvelles opportunités pour mieux comprendre la MA. / Alzheimer’s disease (AD), the main form of dementia in the world, is characterized by brain accumulation of amyloid plaques formed of amyloid beta, and neurofibrillary tangles (NFT) made of tau protein in an abnormally hyperphosphorylated form (P-tau). Strong evidences show that synaptic changes are central to the disease process. Moreover, previous observations in AD have shown that heparan sulfates (HS), typically present outside the cell , accumulate inside neurons of AD in where they interact with tau. Recently, the CRRET laboratory demonstrated that the neural 3-O-sulfotransferase 2 (HS3ST2), which generates 3-O-sulfated HS (3S-HS) of still unrevealed physiological roles, is involved in the mechanisms leading to tauopathy. Since it was unknown whether HS3ST2 and 3S-HS are expressed at the synapse and if there they participate to tauopathy development and/or evolution, the objectives of this work were: 1) to determine if HS3ST2 and 3S-HS are present at the synapse and to get insights on their physiological role; 2) to investigate whether 3S-HS accumulate intracellularly in hippocampal cells and/or in synaptosomes from a mice model of tauopathy; and 3) to investigate whether intracellular 3S-HS made by HS3ST2 are involved in tauopathy development and/or evolution at the synaptic level.We described here the presence of 3S-HS and HS3ST2 at the synapse and the role that may play 3S-HS in maintaining synaptic transmission and stability in primary cell culture from mice. These roles are the results of potential multiple implications of 3S-HS in various processes. Secondly, we implement and characterized the rTg4510 mice model of AD-related tauopathy and set primary cultures of hippocampal cells from these mice. In the tauopathic cells, we showed the intracellular accumulation of 3S-HS and HS3ST2 overexpression. Finally, we cleaned P-tau in synaptosomes from the rTg4510 mice aged of 2 months by digesting HS.The present work reveals, for the first time, the presence and a possible fundamental role of HS3ST2 and 3S-HS at the synapse. We give evidences of an interplay between 3S-HS, produced by HS3ST2, and tau and the synaptic level, leading to its abnormal phosphorylation. The results of these work open a new way to understand the phenomenon leading to synaptic impairment in AD patients and could reveal new targets to elaborate protection strategies against the AD pathological lesions.