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Aurora A (AurA) is an important mitotic kinase mainly studied for its involvement in cell cycle progression, centrosome maturation, mitotic spindle pole organization and bipolar spindle formation. It localizes to duplicated centrosomes and spindle microtubules (MTs) during mitosis where it regulates various factors participating in metaphase spindle formation. AurA is degraded late in mitosis suggesting that it might also have a function in anaphase. In this study we focused in understanding AurA function during anaphase in two different experimental systems. First, we kept AurA active in cycled Xenopus egg extracts and found that MTs maintained their mitotic organization longer throughout mitotic exit. We also observed chromosome segregation defects and problematic nuclear envelope formation. These observations indicate that AurA activity needs to be down-regulated for the transition from metaphase back to interphase. To get insights into the role of AurA during metaphase-anaphase transition we initially asked whether its kinase activity is still necessary for the maintenance of the metaphase spindle. We saw that the inhibition of AurA kinase activity in metaphase resulted to a collapse of the established metaphase spindle in HeLa cells. Indicating that AurA activity is necessary for the metaphase spindle maintenance. Then, we looked whether AurA kinase activity is still necessary during anaphase. We inhibited AurA at the onset of anaphase in Hela cells and found that anaphase spindles were smaller. We also observed that the MT structure responsible for anaphase spindle elongation, the central spindle, was defectively assembled and organized. Moreover, in cells where AurA was inhibited segregation of chromosomes was defective. These results indicate that AurA kinase activity is necessary for anaphase spindle elongation, central spindle assembly and organization and chromosome segregation. To understand further how AurA regulates anaphase spindle formation we looked known AurA substrates. We depleted TACC3, a known AurA substrate involved in MT formation earlier in mitosis and observed that TACC3 depletion phenocopied AurA inhibition. This indicates that TACC3 has a function in MT organization and chromosome segregation during anaphase and this function could possibly be regulated by AurA. In this study we have demonstrated that AurA activity is essential for metaphase spindle maintenance. We also found that during anaphase when AurA is either maintained active or inhibited MT organization is greatly affected and chromosome segregation is defective. Suggesting that AurA activity needs to be tightly controlled during anaphase for a correct completion of mitosis. / Aurora A (AurA) es una quinasa mitótica importante que se ha estudiado principalmente en su papel durante la progresión del ciclo celular, la maduración del centrosoma, la organización y la formación del polo y del huso mitótico. Durante la mitosis, AurA se localiza en los centrosomas duplicados y en los microtúbulos (MTs) del huso y se ha observado que regula varios factores que participan en la formación del huso mitótico. AurA se degrada al final de la mitosis indicando que pueda tener una función durante la anafase. En este estudio nos hemos centrado en la comprensión de la función de AurA durante la anafase en dos sistemas experimentales diferentes. En primer lugar, utilizando extractos de huevos de Xenopus hemos mantenido AurA activa durante la transición de metafase a anafase y hemos visto que los MTs del huso mitótico mantienen su organización durante más tiempo. También hemos observado que cuando AurA se mantiene activa existen defectos en la segregación cromosómica y la formación de la membrana nuclear. Esto indica que la actividad de AurA tiene un papel regulador sobre los MTs y la chromatina durante la transición de la metafase a la interfase. Para entender cual es la función de AurA durante la transición de metafase a anafase primero hemos estudiado si la actividad de la quinasa es necesaria para el mantenimiento del huso mitótico. Hemos visto que la inhibición de la actividad quinasa AurA resultó en el colapso del huso durante la metafase en células HeLa. Esto indica que la actividad de AurA es necesaria para el mantenimiento del huso mitótico de metafase. A continuación hemos analizamos si la actividad quinasa de AurA sigue siendo necesaria para la anafase. Para ello hemos inhibido AurA en células Hela al inicio de la anafase. En estas condiciones los husos de la anafase son más pequeños y la estructura de los MTs responsable del alargamiento del huso mitótico durante la anafase, el huso central, se organiza defectuosamente. Además, se encontraron errores durante la segregación de los cromosomas. Estos resultados indican que la actividad quinasa de AurA es necesaria para el alargamiento del huso durante la anafase y la organización y segregación cromosómica. Para entender el mecanismo de la función de AurA durante la anafase hemos estudiado a sustratos de AurA. Al estudiar TACC3 , un sustrato conocido de AurA que participa en la formación de MTs en las fase iniciales de la mitosis hemos encontrado que su eliminación de células HeLa produce el mismo fenotipo que la inhibición de AurA. Esto indica que TACC3 tiene una función en la organización de MT y la segregación de cromosomas durante la anafase y que esta función podría estar regulada por la quinasa AurA. En este estudio hemos demostrado que la actividad quinasa de AurA es esencial para el mantenimiento del huso mitótico. También hemos encontrado que durante la anafase cuando la quinasa AurA se mantiene activa o se inhibe la organización de los MTs del huso mitótico se ve muy afectada y los cromosomas se segregan defectuosamente. Por tanto los resultados de este estudio indican que la actividad quinasa de AurA está estrechamente controlada durante la anafase para el correcto cumplimiento de la mitosis.

Thesis (M.Sc.)--Memorial University of Newfoundland, 2004. / Bibliography: leaves 130-141.

Les amphibiens sont des vertébrés liés aux alternances entre la vie aquatique et la vie terrestre et aux alternances saisonnières. Le développement embryonnaire commence par une phase aquatique et se termine par une métamorphose qui donnera une forme juvénile terrestre pouvant rester dans le milieu aquatique chez certaines espèces retournées secondairement à la vie aquatique. Les cycles de reproduction sont régulés, entre autres, par les hormones hypophysaires: LH et FSH (gonadotropes) et PRL (prolactine). La régulation hydrominérale des vertébrés est également assurée par des hormones neurohypophysaires telles que l'arginine vasopressine (AVP), l'ocytocine (OT), l'arginine vasotocine (AVT), la mésotocine (MST) et l'isotocine (IST). Le but du travail effectué dans le cadre de cette thèse a été d'apporter quelques éléments de compréhension des liens pouvant exister entre la reproduction et la régulation hydrominérale. Les cycles de reproduction de Typhlonectes compressicauda sont soumis à des alternances saisonnières caractérisées par une saison des pluies et une saison sèche.Dans le présent travail nous avons mis en évidence les principales hormones impliquées dans la régulation de la balance hydrique (AVT, MST). Parallèlement, une étude précise de la structure des reins avec la mise en évidence des récepteurs de différentes hormones concernées a été menée. La mise en évidence par biochimie (western blot et dosage) des différentes hormones et de leurs récepteurs (immunohistochimie) a également été effectuée chez Xenopus laevis, espèce aquatique représentant un modèle d'étude conventionnel, de manière à apprécier l'implication de ces hormones lorsque l'animal termine sa métamorphose / The amphibians are vertebrates the cycle of life being related to both the alternations between aquatic and terrestrial phases and seasonal alternations. Embryonic development begins with an aquatic phase and completed with a metamorphosis, at the end of which terrestrial juveniles animals can persist in the aquatic environment in secondary aquatic species. The breeding cycles are regulated by the pituitary hormones: LH, FSH (gonadotropins) and PRL (prolactin). The hydromineral regulation of vertebrates is also ensured by neurohypophysial neurohormones such as arginine vasopressin (AVP), oxytocin (OT), vasotocin (AVT), mesotocin (MST), and isotocin (IST).The work in the context of this thesis was to bring some elements for understanding the relationships that may exist between the reproduction and hydromineral regulations.The reproductive cycles in Typhlonectes compressicauda are submitted to seasonal alternations characterized by a rainy season and a dry season. In the present work we highlighted the main hormones involved in the regulation of hydric balance in amphibians (AVT, MST). In parallel, a precise study of the structure of the kidneys with the identification of receptors of various hormones concerned, was performed. The identification of both various hormones and their receptors by biochemistry (Western blot, assay) and immunohistochemistry was also performed on Xenopus laevis, an aquatic species representing also a conventional model for the study, in way to appreciate the implication of these hormones when the animal completes its metamorphosis

Au cours de la métamorphose, les amphibiens subissent une réorganisation complète de leur anatomie et de leur physiologie. Chez Xenopus laevis le système locomoteur est un des plus affecté au cours de cette phase développementale, l’animal passant d’une nage ondulatoire à une nage appendiculaire. Cette transformation du mode locomoteur implique une réorganisation du réseau locomoteur central. Dans une première étude, nous avons mis en évidence que les muscles axiaux s’activent de manière bilatéralement alternée chez le têtard alors que les muscles équivalents chez l’adulte s’activent de manière synchrone au cours de la nage. Nous avons montré que ce nouveau patron d’activation musculaire, accompagné d’une synchronisation avec les muscles appendiculaires extenseurs, reposent principalement sur la mise en place de nouvelles projections propriospinales lombo-thoraciques. Ces résultats suggèrent l’existence d’un contrôle postural proactif au cours de la locomotion, reposant directement sur le CPG des membres postérieurs. Dans une deuxième étude, nous nous sommes intéressés à l’influence d’un déséquilibre des afférences vestibulaires sur le développement du réseau locomoteur spinal au cours de la métamorphose. Pour cela nous avons réalisé une suppression unilatérale des organes vestibulaires avant ou après la métamorphose. Dans les deux cas, cette lésion aigue génère d’importants troubles locomoteurs et posturaux. Nous avons montré que la lésion chronique au cours de la métamorphose entraîne une modification ipsi-lésionnelle du développement du réseau locomoteur lombo-thoracique, de manière concomitante à une compensation comportementale. De façon intéressante, cette plasticité développementale ainsi que la compensation des troubles locomoteurs sont absentes chez les animaux lésés au stade adulte. Ces résultats suggèrent que les informations sensorielles sont un facteur déterminant pour le développement du réseau locomoteur spinal. Enfin, dans une troisième étude, nous avons analysé le développement du réseau locomoteur supra-spinal et en particulier les propriétés de déclenchement et de contrôle de la région locomotrice mésencéphalique (MLR). Nous avons mis en évidence l’existence fonctionnelle des deux noyaux de cette structure, le noyau pédonculopontin (PPN) et le noyau latérodorsal du tegmentum (LDT) tout au long de la métamorphose du xénope, ainsi qu’une fréquence d’activation optimale de 10-20 Hz pour le PPN. / Throughout the course of metamorphosis, amphibians undergo a complete anatomical and physiological reorganization. In Xenopus laevis, the locomotor system is one of the most affected during this developmental phase where the animal passes from undulatory swimming to limb-based propulsion. This transformation implies a parallel reorganization of the central locomotor network. In an initial study we showed that axial muscles which are activated in bilateral alternation in tadpoles mature to dorsal muscles that are synchronously active during adult locomotion. We found that this new pattern, accompanied by coordination of dorsal and hindlimb muscle activities, is principally sustained by the development of new propriospinal lumbo-thoracic projections, suggesting proactive postural control coming from the hindlimb CPG during ongoing locomotion. In a second study, we examined the influence of disequilibrium in vestibular inputs on the metamorphic development of the spinal locomotor network. To induce this sensory asymmetry we performed unilateral removal of vestibular end organs either before or after metamorphosis. Acutely, in both cases, the lesion induced dramatic postural and locomotor changes. Chronically, the lesion altered the metamorphic development of the lumbo-thoracic network on the lesioned side, concomitantly with compensation for locomotor defects. Interestingly, animals lesioned after metamorphosis neither compensated nor expressed this developmental spinal plasticity. Altogether, these results suggest that descending sensory inputs are crucial cues for the development of the spinal locomotor network. Finally, we studied the metamorphic development of the supra-spinal network, focusing our attention on the locomotor triggering and control properties of the mesencephalic locomotor region (MLR). We showed that both subparts of this structure, the laterodorsal tegmentum (LDT) and the pedunculopontine (PPN) nuclei, are present and functional during the entire period of metamorphosis and that the PPN has an optimal activation frequency of 10-20 Hz.