A phylogenetic framework of the legume genus Aeschynomene for comparative genetic analysis of the Nod-dependent and Nod-independent symbioses

Background : Among semi-aquatic species of the legume genus Aeschynomene, some have the property of being nodulated by photosynthetic Bradyrhizobium lacking the nodABC genes necessary for the synthesis of Nod factors. Knowledge of the specificities underlying this Nod-independent symbiosis has been gained from the model legume Aeschynomene evenia but our understanding remains limited due to the lack of comparative genetics with related taxa using a Nod factor-dependent process. To fill this gap, we combined different approaches to perform a thorough comparative analysis in the genus Aeschynomene. Results: This study significantly broadened previous taxon sampling, including in allied genera, in order to construct a comprehensive phylogeny. In the phylogenetic tree, five main lineages were delineated, including a novel lineage, the Nod-independent clade and another one containing a polytomy that comprised several Aeschynomene groups and all the allied genera. This phylogeny was matched with data on chromosome number, genome size and low-copy nuclear gene sequences to reveal the diploid species and a polytomy containing mostly polyploid taxa. For these taxa, a single allopolyploid origin was inferred and the putative parental lineages were identified. Finally, nodulation tests with different Bradyrhizobium strains revealed new nodulation behaviours and the diploid species outside of the Nod-independent clade were compared for their experimental tractability and genetic diversity. Conclusions: The extended knowledge of the genetics and biology of the different lineages sheds new light of the evolutionary history of the genus Aeschynomene and they provide a solid framework to exploit efficiently the diversity encountered in Aeschynomene legumes. Notably, our backbone tree contains all the species that are diploid and it clarifies the genetic relationships between the Nod-independent clade and the Nod-dependent lineages. This study enabled the identification of A. americana and A. patula as the most suitable species to undertake a comparative genetic study of the Nod-independent and Nod-dependent symbioses

Implication des cathepsines et des caspases non-apoptotiques au cours de la génération des macrophages immunosuppresseurs

Macrophages are immune cells resulting from embryogenesis or from the differentiation of monocytes. Schematically, three populations of macrophages co-exist: naive macrophages (M0), pro-inflammatory macrophages (M1) and anti-inflammatory macrophages (M2 or immunosuppressive). Naive macrophages have phagocytic functions and recognize pathogens but rapidly undergo polarization into pro- or anti-inflammatory macrophages to acquire all their functions. Pro-inflammatory macrophages are partly responsible for the inflammatory response, during which they exert anti-microbial and anti-tumor functions. Conversely, anti-inflammatory macrophages are involved in the resolution of inflammation, phagocytosis of cellular fragments and tissue repair. However, macrophages are also involved in the development of some pathologies such as atherosclerosis (M1), fibrosis or cancers (M2). Thus, a better understanding of the generation mechanism of these three kinds of macrophages is essential to develop new therapeutic strategies.During my thesis, I was interested in the role played by cathepsins and caspases during the differentiation of monocytes into naive macrophages and then during their polarization into anti-inflammatory macrophages. Indeed, it has been previously demonstrated in my team that the activation of caspases -8, -3 and -7 are needful for the differentiation of monocytes into macrophages in response to the cytokine M-CSF (CSF-1). The activation of caspases in the context of macrophage differentiation is original since the cleavage fragments obtained (respectively 34 ; 26 and 30 kDa for caspases -8, -3 and -7) are different in size from those found during apoptosis and, moreover, do not lead to cell death. The more precise characterization of caspase activation during the differentiation of monocytes into macrophages has demonstrated the crucial role of cathepsin B in the cleavage and activation of caspase-8. The activation of caspases leads to the cleavage of some substrate proteins, such as p47 Phox, NPM or LYN on non-consensus peptide sequences, highlighting an original activation mode of caspases during the differentiation of monocytes into macrophages. From these original sequences, we generated new tetrapeptides allowing to selectively measure and inhibit the activities of non-apoptotic caspases found during the differentiation of monocytes into macrophages.These results, obtained during the differentiation of monocytes into macrophages, were then transposed to the polarization of naive macrophages. Interestingly, activation of cathepsin B as well as caspases is required for the generation of anti-inflammatory macrophages in response to IL-4/IL-13. Conversely, these activations are completely inhibited during pro-inflammatory polarization of macrophages in response to IFN-γ/LPS, pointing to a strict specificity of cathepsin B and caspase activation in anti-inflammatory macrophages. Moreover, pharmacological, or genetic inhibition of cathepsin B and caspases leads not only to a blockage of the polarization of anti-inflammatory macrophages but also to their repolarization towards a pro-inflammatory phenotype. The important role played by cathepsin B and non-apoptotic caspases during the polarization of anti-inflammatory macrophages makes them very promising targets to limit the functionality of these immunosuppressive macrophages, especially in pathologies where they are deleterious, such as fibrosis or cancers.Les macrophages sont des cellules immunitaires issus de l'embryogenèse ou de la différenciation des monocytes. Schématiquement, trois populations de macrophages co-existent : les macrophages naïfs (M0), les macrophages pro-inflammatoires (M1) et les macrophages anti-inflammatoires (M2 ou immunosuppresseurs). Les macrophages naïfs possèdent des fonctions phagocytaires et reconnaissent des agents pathogènes mais subissent rapidement une polarisation en macrophages pro- ou anti- inflammatoires afin d'acquérir toutes leurs fonctions. Les macrophages pro-inflammatoires sont en partie responsables de la réponse inflammatoire, durant laquelle ils exercent des fonctions anti-microbiennes et anti-tumorales. A l'inverse, les macrophages anti-inflammatoires sont impliqués dans la résolution de l'inflammation, la phagocytose des débris cellulaires et la réparation des tissus. Cependant, les macrophages sont également impliqués dans le développement de certaines pathologies telles que l'athérosclérose (M1), la fibrose ou les cancers (M2). Ainsi, mieux connaitre le mécanisme de génération de ces trois types de macrophages est essentiel afin de pouvoir développer de nouvelles stratégies thérapeutiques.Durant ma thèse, je me suis intéressé au rôle joué par les cathepsines et les caspases lors de la différenciation des monocytes en macrophages naïfs puis au cours de leur polarisation en macrophages anti-inflammatoires. En effet, il a été précédemment démontré au sein de mon équipe que l'activation des caspases -8, -3 et -7 sont nécessaires à la différenciation des monocytes en macrophages en réponse à la cytokine M-CSF (CSF-1). L'activation des caspases dans le contexte de la différenciation des macrophages est originale puisque les fragments de clivage obtenus (respectivement 34 ; 26 et 30 kDa pour les caspases -8, -3 et -7) sont de taille différente de ceux retrouvés au cours de l'apoptose et n'entraine en outre aucune mortalité cellulaire. La caractérisation plus précise de l'activation des caspases au cours de la différenciation des monocytes en macrophages a permis de démontrer le rôle primordial de la cathepsine B dans le clivage et l'activation de la caspase-8. L'activation des caspases conduit au clivage de certaines protéines substrats, comme p47 Phox, NPM ou encore LYN au niveau de séquences peptidiques non-consensus, soulignant un mode d'activation original des caspases au cours de la différenciation des monocytes en macrophages. A partir de ces séquences originales, nous avons généré de nouveaux tétrapeptides permettant de mesurer et d'inhiber sélectivement les activités des caspases non-apoptotiques retrouvées au cours de la différenciation des monocytes en macrophages.Ces résultats, obtenus au cours de la différenciation des monocytes en macrophages, ont ensuite été transposés lors de la polarisation des macrophages naïfs. De manière intéressante, l'activation de la cathepsine B ainsi que des caspases est requise pour la génération des macrophages anti-inflammatoires en réponse à l'IL-4/IL-13. Inversement, ces activations sont totalement inhibées lors de la polarisation pro-inflammatoire des macrophages en réponse à l'IFN-γ/LPS, pointant une stricte spécificité d'activation de la cathepsine B et des caspases dans les macrophages anti-inflammatoires. De plus, l'inhibition pharmacologique ou génétique de la cathepsine B et des caspases conduit non seulement à un blocage de la polarisation des macrophages anti-inflammatoires mais également à leur repolarisation vers un phénotype pro-inflammatoire. Le rôle important joué par la cathepsine B et les caspases non-apoptotiques au cours de la polarisation des macrophages anti-inflammatoires en font donc des cibles très prometteuses pour limiter la fonctionnalité de ces macrophages immunosuppresseurs, notamment dans les pathologies où ils sont délétères, comme la fibrose ou les cancers

Cathepsins and non-apoptotic caspases involvment during immunosuppressive macrophages generation

Les macrophages sont des cellules immunitaires issus de l'embryogenèse ou de la différenciation des monocytes. Schématiquement, trois populations de macrophages co-existent : les macrophages naïfs (M0), les macrophages pro-inflammatoires (M1) et les macrophages anti-inflammatoires (M2 ou immunosuppresseurs). Les macrophages naïfs possèdent des fonctions phagocytaires et reconnaissent des agents pathogènes mais subissent rapidement une polarisation en macrophages pro- ou anti- inflammatoires afin d'acquérir toutes leurs fonctions. Les macrophages pro-inflammatoires sont en partie responsables de la réponse inflammatoire, durant laquelle ils exercent des fonctions anti-microbiennes et anti-tumorales. A l'inverse, les macrophages anti-inflammatoires sont impliqués dans la résolution de l'inflammation, la phagocytose des débris cellulaires et la réparation des tissus. Cependant, les macrophages sont également impliqués dans le développement de certaines pathologies telles que l'athérosclérose (M1), la fibrose ou les cancers (M2). Ainsi, mieux connaitre le mécanisme de génération de ces trois types de macrophages est essentiel afin de pouvoir développer de nouvelles stratégies thérapeutiques.Durant ma thèse, je me suis intéressé au rôle joué par les cathepsines et les caspases lors de la différenciation des monocytes en macrophages naïfs puis au cours de leur polarisation en macrophages anti-inflammatoires. En effet, il a été précédemment démontré au sein de mon équipe que l'activation des caspases -8, -3 et -7 sont nécessaires à la différenciation des monocytes en macrophages en réponse à la cytokine M-CSF (CSF-1). L'activation des caspases dans le contexte de la différenciation des macrophages est originale puisque les fragments de clivage obtenus (respectivement 34 ; 26 et 30 kDa pour les caspases -8, -3 et -7) sont de taille différente de ceux retrouvés au cours de l'apoptose et n'entraine en outre aucune mortalité cellulaire. La caractérisation plus précise de l'activation des caspases au cours de la différenciation des monocytes en macrophages a permis de démontrer le rôle primordial de la cathepsine B dans le clivage et l'activation de la caspase-8. L'activation des caspases conduit au clivage de certaines protéines substrats, comme p47 Phox, NPM ou encore LYN au niveau de séquences peptidiques non-consensus, soulignant un mode d'activation original des caspases au cours de la différenciation des monocytes en macrophages. A partir de ces séquences originales, nous avons généré de nouveaux tétrapeptides permettant de mesurer et d'inhiber sélectivement les activités des caspases non-apoptotiques retrouvées au cours de la différenciation des monocytes en macrophages.Ces résultats, obtenus au cours de la différenciation des monocytes en macrophages, ont ensuite été transposés lors de la polarisation des macrophages naïfs. De manière intéressante, l'activation de la cathepsine B ainsi que des caspases est requise pour la génération des macrophages anti-inflammatoires en réponse à l'IL-4/IL-13. Inversement, ces activations sont totalement inhibées lors de la polarisation pro-inflammatoire des macrophages en réponse à l'IFN-γ/LPS, pointant une stricte spécificité d'activation de la cathepsine B et des caspases dans les macrophages anti-inflammatoires. De plus, l'inhibition pharmacologique ou génétique de la cathepsine B et des caspases conduit non seulement à un blocage de la polarisation des macrophages anti-inflammatoires mais également à leur repolarisation vers un phénotype pro-inflammatoire. Le rôle important joué par la cathepsine B et les caspases non-apoptotiques au cours de la polarisation des macrophages anti-inflammatoires en font donc des cibles très prometteuses pour limiter la fonctionnalité de ces macrophages immunosuppresseurs, notamment dans les pathologies où ils sont délétères, comme la fibrose ou les cancers.Macrophages are immune cells resulting from embryogenesis or from the differentiation of monocytes. Schematically, three populations of macrophages co-exist: naive macrophages (M0), pro-inflammatory macrophages (M1) and anti-inflammatory macrophages (M2 or immunosuppressive). Naive macrophages have phagocytic functions and recognize pathogens but rapidly undergo polarization into pro- or anti-inflammatory macrophages to acquire all their functions. Pro-inflammatory macrophages are partly responsible for the inflammatory response, during which they exert anti-microbial and anti-tumor functions. Conversely, anti-inflammatory macrophages are involved in the resolution of inflammation, phagocytosis of cellular fragments and tissue repair. However, macrophages are also involved in the development of some pathologies such as atherosclerosis (M1), fibrosis or cancers (M2). Thus, a better understanding of the generation mechanism of these three kinds of macrophages is essential to develop new therapeutic strategies.During my thesis, I was interested in the role played by cathepsins and caspases during the differentiation of monocytes into naive macrophages and then during their polarization into anti-inflammatory macrophages. Indeed, it has been previously demonstrated in my team that the activation of caspases -8, -3 and -7 are needful for the differentiation of monocytes into macrophages in response to the cytokine M-CSF (CSF-1). The activation of caspases in the context of macrophage differentiation is original since the cleavage fragments obtained (respectively 34 ; 26 and 30 kDa for caspases -8, -3 and -7) are different in size from those found during apoptosis and, moreover, do not lead to cell death. The more precise characterization of caspase activation during the differentiation of monocytes into macrophages has demonstrated the crucial role of cathepsin B in the cleavage and activation of caspase-8. The activation of caspases leads to the cleavage of some substrate proteins, such as p47 Phox, NPM or LYN on non-consensus peptide sequences, highlighting an original activation mode of caspases during the differentiation of monocytes into macrophages. From these original sequences, we generated new tetrapeptides allowing to selectively measure and inhibit the activities of non-apoptotic caspases found during the differentiation of monocytes into macrophages.These results, obtained during the differentiation of monocytes into macrophages, were then transposed to the polarization of naive macrophages. Interestingly, activation of cathepsin B as well as caspases is required for the generation of anti-inflammatory macrophages in response to IL-4/IL-13. Conversely, these activations are completely inhibited during pro-inflammatory polarization of macrophages in response to IFN-γ/LPS, pointing to a strict specificity of cathepsin B and caspase activation in anti-inflammatory macrophages. Moreover, pharmacological, or genetic inhibition of cathepsin B and caspases leads not only to a blockage of the polarization of anti-inflammatory macrophages but also to their repolarization towards a pro-inflammatory phenotype. The important role played by cathepsin B and non-apoptotic caspases during the polarization of anti-inflammatory macrophages makes them very promising targets to limit the functionality of these immunosuppressive macrophages, especially in pathologies where they are deleterious, such as fibrosis or cancers

Eco-évaluation environnementale des engins agricoles pendant l'épandage

Ce livrable présente les travaux effectués dans le cadre de la tâche T4 du projet Ecodéfi. L'objectif assigné à cette tâche était de mettre en oeuvre un dispositif expérimental permettant de suivre des tracteurs pendant des travaux d'épandage. 5 machines ont été équipées de dispositifs pour suivre des chantiers d'épandage de boues de station d'épuration, lisiers, fumiers et granulés. Des relevés de vitesse, consommations et paramètres moteurs ont ainsi été effectués sur des tracteurs équipés d'épandeurs ainsi que sur un automoteur dédié à l'épandage. Dans un premier paragraphe, on rappelle les principales caractéristiques du dispositif expérimental mis en oeuvre. Les données, recueillies pendant presque toute la durée du projet, ont permis de fournir des statistiques descriptives des chantiers d'épandage. Le second paragraphe est consacré à la présentation de la méthode d'analyse mise en place pour extraire ces statistiques. On présente ensuite la synthèse des résultats obtenus sur chacun des sites et pour chacun des produits testés, ce qui constituent nos profils de mission. Un paragraphe est consacré à l'analyse des principaux facteurs influençant la consommation de carburant pour chaque étape d'un chantier d'épandage. On précise donc dans le dernier paragraphe les hypothèses retenues pour harmoniser les profils de mission et alimenter les scénarios pour les ACV des filières d'épandage

Eco-évaluation environnementale des engins agricoles pendant l'épandage

[Notes_IRSTEA]Rapport final du projet ecodefi [Departement_IRSTEA]Ecotechnologies [TR1_IRSTEA]INSPIRE [Relecteur_IRSTEA]Vaitilingom, G.Ce livrable présente les travaux effectués dans le cadre de la tâche T4 du projet Ecodéfi. L'objectif assigné à cette tâche était de mettre en oeuvre un dispositif expérimental permettant de suivre des tracteurs pendant des travaux d'épandage. 5 machines ont été équipées de dispositifs pour suivre des chantiers d'épandage de boues de station d'épuration, lisiers, fumiers et granulés. Des relevés de vitesse, consommations et paramètres moteurs ont ainsi été effectués sur des tracteurs équipés d'épandeurs ainsi que sur un automoteur dédié à l'épandage. Dans un premier paragraphe, on rappelle les principales caractéristiques du dispositif expérimental mis en oeuvre. Les données, recueillies pendant presque toute la durée du projet, ont permis de fournir des statistiques descriptives des chantiers d'épandage. Le second paragraphe est consacré à la présentation de la méthode d'analyse mise en place pour extraire ces statistiques. On présente ensuite la synthèse des résultats obtenus sur chacun des sites et pour chacun des produits testés, ce qui constituent nos profils de mission. Un paragraphe est consacré à l'analyse des principaux facteurs influençant la consommation de carburant pour chaque étape d'un chantier d'épandage. On précise donc dans le dernier paragraphe les hypothèses retenues pour harmoniser les profils de mission et alimenter les scénarios pour les ACV des filières d'épandage

Reprogramming monocyte-derived macrophages through caspase inhibition

International audienc

IL-34 and CSF-1 display an equivalent macrophage differentiation ability but a different polarization potential

International audienceCSF-1 and IL-34 share the CSF-1 receptor and no differences have been reported in the signaling pathways triggered by both ligands in human monocytes. IL-34 promotes the differentiation and survival of monocytes, macrophages and osteoclasts, as CSF-1 does. However, IL-34 binds other receptors, suggesting that differences exist in the effect of both cytokines. In the present study, we compared the differentiation and polarization abilities of human primary monocytes in response to CSF-1 or IL-34. CSF-1R engagement by one or the other ligands leads to AKT and caspase activation and autophagy induction through expression and activation of AMPK and ULK1. As no differences were detected on monocyte differentiation, we investigated the effect of CSF-1 and IL-34 on macrophage polarization into the M1 or M2 phenotype. We highlighted a striking increase in IL-10 and CCL17 secretion in M1 and M2 macrophages derived from IL-34 stimulated monocytes, respectively, compared to CSF-1 stimulated monocytes. Variations in the secretome induced by CSF-1 or IL-34 may account for their different ability to polarize naïve T cells into Th1 cells. In conclusion, our findings indicate that CSF-1 and IL-34 exhibit the same ability to induce human monocyte differentiation but may have a different ability to polarize macrophages

Escherichia coli Rho GTPase-activating toxin CNF1 mediates NLRP3 inflammasome activation via p21-activated kinases-1/2 during bacteraemia in mice

International audienc