Wolbachia-Mediated Cytoplasmic Incompatibility Is Associated with Impaired Histone Deposition in the Male Pronucleus

Wolbachia is a bacteria endosymbiont that rapidly infects insect populations through a mechanism known as cytoplasmic incompatibility (CI). In CI, crosses between Wolbachia-infected males and uninfected females produce severe cell cycle defects in the male pronucleus resulting in early embryonic lethality. In contrast, viable progeny are produced when both parents are infected (the Rescue cross). An important consequence of CI–Rescue is that infected females have a selective advantage over uninfected females facilitating the rapid spread of Wolbachia through insect populations. CI disrupts a number of prophase and metaphase events in the male pronucleus, including Cdk1 activation, chromosome condensation, and segregation. Here, we demonstrate that CI disrupts earlier interphase cell cycle events. Specifically, CI delays the H3.3 and H4 deposition that occurs immediately after protamine removal from the male pronucleus. In addition, we find prolonged retention of the replication factor PCNA in the male pronucleus into metaphase, indicating progression into mitosis with incompletely replicated DNA. We propose that these CI-induced interphase defects in de novo nucleosome assembly and replication are the cause of the observed mitotic condensation and segregation defects. In addition, these interphase chromosome defects likely activate S-phase checkpoints, accounting for the previously described delays in Cdk1 activation. These results have important implications for the mechanism of Rescue and other Wolbachia-induced phenotypes

Both asymmetric mitotic segregation and cell-to-cell invasion are required for stable germline transmission of Wolbachia in filarial nematodes.

Parasitic filarial nematodes that belong to the Onchocercidae family live in mutualism with Wolbachia endosymbionts. We developed whole-mount techniques to follow the segregation patterns of Wolbachia through the somatic and germline lineages of four filarial species. These studies reveal multiple evolutionarily conserved mechanisms that are required for Wolbachia localization to the germline. During the initial embryonic divisions, Wolbachia segregate asymmetrically such that they concentrate in the posteriorly localized P(2) blastomere, a precursor to the adult germline and hypodermal lineages. Surprisingly, in the next division they are excluded from the germline precursor lineage. Rather, they preferentially segregate to the C blastomere, a source of posterior hypodermal cells. Localization to the germline is accomplished by a distinct mechanism in which Wolbachia invade first the somatic gonadal cells close to the ovarian distal tip cell, the nematode stem cell niche, from the hypodermis. This tropism is associated with a cortical F-actin disruption, suggesting an active engulfment. Significantly, germline invasion occurs only in females, explaining the lack of Wolbachia in the male germline. Once in the syncytial environment of the ovaries, Wolbachia rely on the rachis to multiply and disperse into the germ cells. The utilization of cell-to-cell invasion for germline colonization may indicate an ancestral mode of horizontal transfer that preceded the acquisition of the mutualism

Efficient in vitro RNA interference and immunofluorescence-based phenotype analysis in a human parasitic nematode, Brugia malayi

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>RNA interference (RNAi) is an efficient reverse genetics technique for investigating gene function in eukaryotes. The method has been widely used in model organisms, such as the free-living nematode <it>Caenorhabditis elegans</it>, where it has been deployed in genome-wide high throughput screens to identify genes involved in many cellular and developmental processes. However, RNAi techniques have not translated efficiently to animal parasitic nematodes that afflict humans, livestock and companion animals across the globe, creating a dependency on data tentatively inferred from <it>C. elegans</it>.</p> <p>Results</p> <p>We report improved and effective <it>in vitro </it>RNAi procedures we have developed using heterogeneous short interfering RNA (hsiRNA) mixtures that when coupled with optimized immunostaining techniques yield detailed analysis of cytological defects in the human parasitic nematode, <it>Brugia malayi</it>. The cellular disorganization observed in <it>B. malayi </it>embryos following RNAi targeting the genes encoding γ-tubulin, and the polarity determinant protein, PAR-1, faithfully phenocopy the known defects associated with gene silencing of their <it>C. elegans </it>orthologs. Targeting the <it>B. malayi </it>cell junction protein, AJM-1 gave a similar but more severe phenotype than that observed in <it>C. elegans</it>. Cellular phenotypes induced by our <it>in vitro </it>RNAi procedure can be observed by immunofluorescence in as little as one week.</p> <p>Conclusions</p> <p>We observed cytological defects following RNAi targeting all seven <it>B. malayi </it>transcripts tested and the phenotypes mirror those documented for orthologous genes in the model organism <it>C. elegans</it>. This highlights the reliability, effectiveness and specificity of our RNAi and immunostaining procedures. We anticipate that these techniques will be widely applicable to other important animal parasitic nematodes, which have hitherto been mostly refractory to such genetic analysis.</p

The impact of the Fungus-Host-Microbiota interplay upon Candida albicans infections : current knowledge and new perspectives

ACKNOWLEDGEMENTS: We thank our friends and colleagues in the medical mycology, fungal immunology and microbiota fields for many thought-provoking discussions. FUNDING: We received funding from the European Union’s Horizon 2020 research and innovation programme under the Marie Sklodowska-Curie action, Innovative Training Network: FunHoMic; grant N° 812969. CdE received funding from the French Government ‘Investissement d’Avenir’ program (Laboratoire d’Excellence Integrative Biology of Emerging Infectious Diseases, ANR-10-LABX-62-IBEID), the Agence Nationale de la Recherche (ERA-Net Infect-ERA, FUNCOMPATH, ANR-14-IFEC-0004), the EU Horizon2020 consortium “Host-Directed Medicine in invasive FUNgal infections” - HDM-FUN (Grant Agreement 847507). SLL and CdE received funding from the Swiss National Science Foundation (Sinergia program, #CRSII5_173863). BIOASTER received funding from the French Government ‘Investissement d’Avenir’ program (Grant No. ANR-10-AIRT-03). MSG was supported by a Humboldt Research Fellowship for Postdoctoral Researchers by the Alexander von Humboldt-Foundation and the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Emmy Noether Program (project no. 434385622 / GR 5617/1-1). BH was supported by the Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) project Hu 532/20-1, project C1 within the Collaborative Research Centre (CRC)/Transregio 124 FungiNet and the Balance of the Microverse Cluster under Germany´s Excellence Strategy – EXC 2051 – Project-ID 390713860, the EU Horizon2020 consortium “Host-Directed Medicine in invasive FUNgal infections” - HDM-FUN (Grant Agreement 847507), the Leibniz Association Campus InfectoOptics SAS-2015-HKI-LWC and the Wellcome Trust (215599/Z/19/Z). IDJ was supported by the Deutsche orschungsgemeinschaft (DFG) project C5 within the Collaborative Research Centre (CRC)/Transregio 124 FungiNet and the Balance of the Microverse Cluster under Germany´s Excellence Strategy – EXC 2051 – Project-ID 390713860, the Leibniz Association Campus InfectoOptics SAS-2015-HKI-LWC and the Wellcome Trust (Grant 215599/Z/19/Z). CM received funding from the the Instituto de Salud Carlos III/FEDER. MGN was supported by an ERC Advanced Grant (#833247) and a Spinoza grant of the Netherlands Organization for Scientific Research. CAM was supported by EU Horizon2020 consortium “Host-Directed Medicine in invasive FUNgal infections” -HDM-FUN (Grant Agreement 847507) and the Wellcome Trust Strategic Award for Medical Mycology and Fungal Immunology (097377/Z/11/Z). AWW receives core funding support from the Scottish Government’s Rural and Environment Science and Analytical Services (RESAS). AJPB was supported by a programme grant from the UK Medical Research Council (MR/M026663/1) and by the Medical Research Council Centre for Medical Mycology at the University of Exeter (MR/N006364/1).Peer reviewedPublisher PD

Asymmetric Wolbachia Segregation during Early Brugia malayi Embryogenesis Determines Its Distribution in Adult Host Tissues

Wolbachia are required for filarial nematode survival and fertility and contribute to the immune responses associated with human filarial diseases. Here we developed whole-mount immunofluorescence techniques to characterize Wolbachia somatic and germline transmission patterns and tissue distribution in Brugia malayi, a nematode responsible for lymphatic filariasis. In the initial embryonic divisions, Wolbachia segregate asymmetrically such that they occupy only a small subset of cells in the developing embryo, facilitating their concentration in the adult hypodermal chords and female germline. Wolbachia are not found in male reproductive tissues and the absence of Wolbachia from embryonic germline precursors in half of the embryos indicates Wolbachia loss from the male germline may occur in early embryogenesis. Wolbachia rely on fusion of hypodermal cells to populate adult chords. Finally, we detect Wolbachia in the secretory canal lumen suggesting living worms may release bacteria and/or their products into their host

Cartographie des forêts anciennes de France : objectifs, bilan et perspectives

Il y a dix ans démarraient les premiers travaux de vectorisation, à l'échelle régionale, des forêts de la carte d'Etat-Major, en vue de l'établissement d'une carte nationale des forêts à longue continuité de l'état boisé. Où en est-on aujourd'hui ? Nous faisons le point de l'avancement des travaux et en tirons les premiers enseignements, en répondant aux questions suivantes : Quels sont les définitions et concepts sous-jacents à ces travaux ? Pourquoi cartographier les forêts dites "anciennes" ou "récentes" ? L'analyse des institutions ayant réalisé le travail montre que ce sont principalement les milieux de la conservation qui ont été moteurs dans ces travaux. Mais la production et la qualité des produits bois sont aussi concernés par cette cartographie. Le rôle actuel de puits de carbone des forêts françaises ne peut par exemple se comprendre qu'au travers de cette dynamique forestière ancienne. Pourquoi une focalisation sur la première moitié du XIXe siècle comme date de référence ? Que signifie la notion de minimum forestier ? Quelles en sont les limites ? Quels sont les supports de données les plus intéressantes pour cette cartographie ? Pourquoi la carte d'Etat-Major est une source particulière d'information, dans l'objectif de la cartographie des forêts anciennes, parmi la multitude de cartes ou statistiques disponibles à différentes dates et échelles ? Quelles sont les méthodes d'acquisition de la donnée ? Quelle est la précision spatiale des cartes d'occupation du sol obtenues ? Les principaux problèmes posés par l'utilisation de la carte d'Etat-Major seront présentés, ainsi que la façon dont différents projets y ont répondu. Quels résultats ont été obtenus ? Nous reviendrons entre autres sur l'estimation de la surface forestière française à la date de son minimum. Les cartes déjà réalisées, sur 33% du territoire, permettent de dessiner avec précision et de comparer les changements d'occupation du sol dans différentes régions de France, en termes de pourcentage de déboisement, reboisement et taux de forêt ancienne dans la forêt actuelle. Les évolutions du couvert forestier issues d'autres sources non cartographiques sont-elles confirmées ? Le lien avec le type de propriété foncière est particulièrement intéressant à analyser. Dans plusieurs zones de France (Pyrénées, Luberon, Alpes, Lorraine, Nord-Pas-de-Calais...) ont été réalisés des croisements entre ces cartes et les bases de données régionales de relevés floristiques (Inventaire forestier national, conservatoires botaniques). Ce nouveau type d'analyse permet d'identifier rapidement les espèces végétales liées à la continuité de l'état boisé, dites espèces de forêts anciennes, et les traits de vie qui leur sont associés. Nous présenterons une synthèse de ces résultats. Dans la moitié des zones déjà cartographiées, ce sont toutes les occupations du sol anciennes qui ont été numérisées et non seulement les forêts. Nous évoquerons l'intérêt de ce cadastre ancien, au-delà des seules questions forestières, pour le suivi de la dynamique à long terme des prairies, des milieux humides, des vignes ou des milieux urbanisés. Les techniques de vectorisation des occupations anciennes du sol évoluent vers une simplification et une accélération qui laisse présager une fin du travail plus rapide que prévue initialement, parfois au détriment de la qualité. L'extension à la France entière permettra une vision à la fois à petite échelle mais localement précise des mouvements des masses forestières. Nous discuterons les perspectives de recherche et les développements en cours, ouverts par ces progrès

Produce more wood while better preserving biodiversity, contribution of the Forest biomass and biodiversity study

Is it possible to produce more wood while better preserving forest biodiversity? The question raises major issues in light of the energy situation. This study points out the limits to this policy launched by the Grenelle environmental agreement and a number of possible improvements

Produire plus de bois tout en préservant mieux la biodiversité, apports de l’étude « Biomasse et biodiversité forestières »

Peut-on produire plus de bois en préservant mieux la biodiversité des forêts? C'est une question à forts enjeux face aux problématiques liées à l'énergie. L'étude présentée ici laisse apparaître les limites de cette politique issue du Grenelle de l'Environnement et les points d'amélioration à envisager

PASSIFOR - Propositions d'Amélioration du Système de Suivi de la biodiversité FORestière

Le projet PASSIFOR (pour: Propositions d'Amélioration du Système de Suivi de la biodiversité FORestière; 2012-2015) avait pour objectif de poser des jalons pour l’amélioration du système de suivi de la biodiversité en forêt métropolitaine française. Le projet comportait trois volets. Le premier volet a analysé les réseaux existants de collecte de données sur la biodiversité forestière avec une grille d’analyse commune. De manière assez triviale, les stratégies d’échantillonnage adoptées par chaque réseau identifié correspondent aux objectifs de ce dernier et seul l’inventaire forestier national est véritablement représentatif de la forêt française. L’emprise taxonomique de chaque réseau est souvent limitée, la plupart relevant tout ou partie de la flore vasculaire (notamment les essences d’arbres et arbustes). Parmi les différentes composantes de la biodiversité la composante génétique est la moins couverte par les réseaux analysés. En termes de perspectives, deux réseaux à l’étranger (au Canada et en Suisse) dont l’approche nous parait assez exemplaire sont présentés. Des éléments de comparaison de coûts sont également abordés. Les Coléoptères sont souvent employés comme indicateurs de réponse en écologie forestière appliquée, mais leur hyperdiversité rend difficile leur identification spécifique qui requiert une expertise taxonomique forte et rare. Le second volet de Passifor avait pour objectif de développer et tester des outils moléculaires d’identification de l’espèce de Coléoptères saproxyliques (liés au processus de décomposition du bois). A cet effet, une librairie de référence a été constituée, couvrant 410 espèces et complétant des librairies européennes pré-existantes. Nous avons par ailleurs comparé l’identification des espèces par l’approche morphologique traditionnelle et par métabarcoding. Le taux de détection des espèces par l’approche moléculaire est beaucoup plus forte et moins variable avec les soupes (82% +/- SD=12), qu’avec l’alcool de stockage (32% +/- SD=30). Pour l’ensemble des pièges, près de la moitié des espèces que les taxonomistes ne pouvaient pas identifier morphologiquement ont été identifiées formellement à l’espèce grâce aux séquences produites. L’optimisation du protocole d’échantillonnage et de conditionnement pour maximiser le taux d’identification moléculaire est à approfondir. La combinaison [piège à alcool]x[non congélation des échantillons]x[non remplacement de l’alcool de stockage]x[séquençage des soupes] est une des trajectoires les plus efficaces d’après les premiers résultats moléculaires. Toutefois, le protocole d’identification moléculaire sur les échantillons totaux est destructeur, et rend impossible le retour à l’un des spécimens de la soupe initiale, en cas de besoin d’examen morphologique complémentaire. L’objet du troisième volet de PASSIFOR était de bâtir un projet visant à élaborer différentes « maquettes » (assemblages d’éléments existants et à créer) de suivi de la biodiversité en forêt. Il vise une aide aux politiques publiques dans le domaine du suivi continu de la biodiversité, centré sur la forêt en lien avec les autres milieux. En dépit des acquis importants dans le domaine, les indicateurs de biodiversité forestière mobilisent surtout des données dendrométriques, de sorte qu’il manque des informations pour (i) mieux cerner l’état et la dynamique de la biodiversité forestière et (ii) mieux évaluer le lien entre mesures de gestion ou politiques publiques en forêt et biodiversité. Les processus d‘indicateurs forestiers passés ont souvent manqué d’une concertation et d’une explicitation de ses objectifs ou des questions auxquelles il souhaite répondre. Un accent est donc mis dans PASSIFOR sur ces aspects. Un des choix importants concerne donc les données mobilisées – existantes ou à venir : il s’agit de proposer une procédure d’adjonction de données de biodiversité hétérogènes (typiquement des données de sciences participatives) autour d’un réseau de données de biodiversité planifié et recueilli par des professionnels