Bio++: Efficient Extensible Libraries and Tools for Computational Molecular Evolution

Efficient algorithms and programs for the analysis of the ever-growing amount of biological sequence data are strongly needed in the genomics era. The pace at which new data and methodologies are generated calls for the use of pre-existing, optimized—yet extensible—code, typically distributed as libraries or packages. This motivated the Bio++ project, aiming at developing a set of C++ libraries for sequence analysis, phylogenetics, population genetics, and molecular evolution. The main attractiveness of Bio++ is the extensibility and reusability of its components through its object-oriented design, without compromising the computer-efficiency of the underlying methods. We present here the second major release of the libraries, which provides an extended set of classes and methods. These extensions notably provide built-in access to sequence databases and new data structures for handling and manipulating sequences from the omics era, such as multiple genome alignments and sequencing reads libraries. More complex models of sequence evolution, such as mixture models and generic n-tuples alphabets, are also included

How Listeria monocytogenes organizes its surface for virulence

Listeria monocytogenes is a Gram-positive pathogen responsible for the manifestation of human listeriosis, an opportunistic foodborne disease with an associated high mortality rate. The key to the pathogenesis of listeriosis is the capacity of this bacterium to trigger its internalization by non-phagocytic cells and to survive and even replicate within phagocytes. The arsenal of virulence proteins deployed by L. monocytogenes to successfully promote the invasion and infection of host cells has been progressively unveiled over the past decades. A large majority of them is located at the cell envelope, which provides an interface for the establishment of close interactions between these bacterial factors and their host targets. Along the multistep pathways carrying these virulence proteins from the inner side of the cytoplasmic membrane to their cell envelope destination, a multiplicity of auxiliary proteins must act on the immature polypeptides to ensure that they not only maturate into fully functional effectors but also are placed or guided to their correct position in the bacterial surface. As the major scaffold for surface proteins, the cell wall and its metabolism are critical elements in listerial virulence. Conversely, the crucial physical support and protection provided by this structure make it an ideal target for the host immune system. Therefore, mechanisms involving fine modifications of cell envelope components are activated by L. monocytogenes to render it less recognizable by the innate immunity sensors or more resistant to the activity of antimicrobial effectors. This review provides a state-of-the-art compilation of the mechanisms used by L. monocytogenes to organize its surface for virulence, with special focus on those proteins that work "behind the frontline", either supporting virulence effectors or ensuring the survival of the bacterium within its host.We apologize to authors whose relevant work could not be cited owing to space limitations. Research in the group of Molecular Microbiology is funded by the project "NORTE-07-0124-FEDER-000002-Host-Pathogen Interactions" co-funded by Programa Operacional Regional do Norte (ON.2-O Novo Norte), under the Quadro de Referencia Estrategico Nacional (QREN), through the Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER), the Operational Competitiveness Programme (COMPETE) and FCT (Fundacdo para a Ciencia e Tecnologia), and by projects ERANet Pathogenomics LISTRESS ERA-PTG/0003/2010, PTDC/SAU-MIC/111581/2009FCOMP-FEDER, PTDC/BIA-BCM/100088/2008FCOMP-01-0124-FEDER-008860 and PTDC/BIA-BCM/111215/2009FCOMP-01-0124-FEDER-014178. Filipe Carvalho was supported by FCT doctoral grant SFRH1BD16182512009, and Sandra Sousa by the Ciencia 2008 and FCT-Investigator programs (COMPETE, POPH, and FCT)

Approches physiopathologiques et pharmacologiques de la fonction microvasculaire dans la Sclérodermie systémique

Cutaneous microcirculation has been proposed as a model to study the global microvascular dysfunction occurring in cardiovascular diseases. Furthermore, it is specifically impaired in systemic sclerosis (SSc), which is a rare and particularly invalidating auto-immune disease, characterized by a cutaneous and visceral fibrosis, associated with a diffuse microvascular impairment and auto-antibodies targeting some cellular antigens. The study of cutaneous microvascular function provides a real interest despite the lack of available standardized techniques, particularly to explore endothelial microvascular function.In the first part of this work, we aimed to study the physiology of cutaneous microcirculation in healthy volunteers, using the more recent methods in this field, adapted to functional study of microcirculation (vascular reactivity tests coupled with cutaneous blood flow recording by laser speckle contrast imaging). The second part of our work aimed to study the pathology of cutaneous microcirculation in SSc volunteers, by using the same functional exploration methods. The last part of this work has been dedicated to a new pharmacologic and therapeutic approach for the management of peripheral cutaneous vascular manifestations in patients, using innovating technics as cutaneous iontophoresis. We studied the vasodilator effect of treprostinil, a prostacycline analogue, on cutaneous blood flow in several anatomic regions in healthy subject, SSc patient and diabetic patient, and also during a local cooling in SSc.La microcirculation cutanée a été proposée comme modèle d’étude de la dysfonction microvasculaire globale dans les maladies cardiovasculaires. Par ailleurs, elle est spécifiquement atteinte dans la sclérodermie systémique (SSc), qui est une maladie dysimmunitaire rare, particulièrement invalidante, caractérisée par une fibrose cutanée et viscérale associée à une atteinte microvasculaire diffuse et la présence d’auto anticorps dirigés contre des antigènes cellulaires. L’exploration de la fonction microvasculaire cutanée suscite donc un réel intérêt, même s’il n’existe pas de technique standardisée pour l’étude de la fonction microvasculaire, en particulier endothéliale.La première partie de ce travail a porté sur l’étude physiologique de la microcirculation cutanée chez le volontaire sain, en utilisant les méthodes les plus récentes adaptées à l’étude fonctionnelle de la microcirculation (tests de réactivité vasculaire couplés à l’enregistrement du flux sanguin cutané par laser speckle contrast imaging). Dans une seconde partie, nous avons étudié la pathologie de la microcirculation cutanée dans la sclérodermie systémique, en utilisant les mêmes d’étude fonctionnelle de la microcirculation. La dernière partie de cette thèse a été consacrée à l’étude d’une nouvelle approche pharmacologique et thérapeutique dans la prise en charge des manifestations vasculaires cutanées périphériques identifiées chez les patients. Nous avons évalué l’effet vasodilatateur du tréprostinil, analogue de la prostacycline, sur le flux sanguin cutané de divers zones anatomiques, chez le volontaire sain, le patient atteint de SSc, le patient diabétique et lors d’un refroidissement local dans la SSc

Approches physiopathologiques et pharmacologiques de la fonction microvasculaire dans la Sclérodermie systémique

Cutaneous microcirculation has been proposed as a model to study the global microvascular dysfunction occurring in cardiovascular diseases. Furthermore, it is specifically impaired in systemic sclerosis (SSc), which is a rare and particularly invalidating auto-immune disease, characterized by a cutaneous and visceral fibrosis, associated with a diffuse microvascular impairment and auto-antibodies targeting some cellular antigens. The study of cutaneous microvascular function provides a real interest despite the lack of available standardized techniques, particularly to explore endothelial microvascular function.In the first part of this work, we aimed to study the physiology of cutaneous microcirculation in healthy volunteers, using the more recent methods in this field, adapted to functional study of microcirculation (vascular reactivity tests coupled with cutaneous blood flow recording by laser speckle contrast imaging). The second part of our work aimed to study the pathology of cutaneous microcirculation in SSc volunteers, by using the same functional exploration methods. The last part of this work has been dedicated to a new pharmacologic and therapeutic approach for the management of peripheral cutaneous vascular manifestations in patients, using innovating technics as cutaneous iontophoresis. We studied the vasodilator effect of treprostinil, a prostacycline analogue, on cutaneous blood flow in several anatomic regions in healthy subject, SSc patient and diabetic patient, and also during a local cooling in SSc.La microcirculation cutanée a été proposée comme modèle d’étude de la dysfonction microvasculaire globale dans les maladies cardiovasculaires. Par ailleurs, elle est spécifiquement atteinte dans la sclérodermie systémique (SSc), qui est une maladie dysimmunitaire rare, particulièrement invalidante, caractérisée par une fibrose cutanée et viscérale associée à une atteinte microvasculaire diffuse et la présence d’auto anticorps dirigés contre des antigènes cellulaires. L’exploration de la fonction microvasculaire cutanée suscite donc un réel intérêt, même s’il n’existe pas de technique standardisée pour l’étude de la fonction microvasculaire, en particulier endothéliale.La première partie de ce travail a porté sur l’étude physiologique de la microcirculation cutanée chez le volontaire sain, en utilisant les méthodes les plus récentes adaptées à l’étude fonctionnelle de la microcirculation (tests de réactivité vasculaire couplés à l’enregistrement du flux sanguin cutané par laser speckle contrast imaging). Dans une seconde partie, nous avons étudié la pathologie de la microcirculation cutanée dans la sclérodermie systémique, en utilisant les mêmes d’étude fonctionnelle de la microcirculation. La dernière partie de cette thèse a été consacrée à l’étude d’une nouvelle approche pharmacologique et thérapeutique dans la prise en charge des manifestations vasculaires cutanées périphériques identifiées chez les patients. Nous avons évalué l’effet vasodilatateur du tréprostinil, analogue de la prostacycline, sur le flux sanguin cutané de divers zones anatomiques, chez le volontaire sain, le patient atteint de SSc, le patient diabétique et lors d’un refroidissement local dans la SSc

Physiopathological, pharmacological and therapeutic approaches of cutaneous microcirculation

La microcirculation cutanée a été proposée comme modèle d’étude de la dysfonction microvasculaire globale dans les maladies cardiovasculaires. Par ailleurs, elle est spécifiquement atteinte dans la sclérodermie systémique (SSc), qui est une maladie dysimmunitaire rare, particulièrement invalidante, caractérisée par une fibrose cutanée et viscérale associée à une atteinte microvasculaire diffuse et la présence d’auto anticorps dirigés contre des antigènes cellulaires. L’exploration de la fonction microvasculaire cutanée suscite donc un réel intérêt, même s’il n’existe pas de technique standardisée pour l’étude de la fonction microvasculaire, en particulier endothéliale.La première partie de ce travail a porté sur l’étude physiologique de la microcirculation cutanée chez le volontaire sain, en utilisant les méthodes les plus récentes adaptées à l’étude fonctionnelle de la microcirculation (tests de réactivité vasculaire couplés à l’enregistrement du flux sanguin cutané par laser speckle contrast imaging). Dans une seconde partie, nous avons étudié la pathologie de la microcirculation cutanée dans la sclérodermie systémique, en utilisant les mêmes d’étude fonctionnelle de la microcirculation. La dernière partie de cette thèse a été consacrée à l’étude d’une nouvelle approche pharmacologique et thérapeutique dans la prise en charge des manifestations vasculaires cutanées périphériques identifiées chez les patients. Nous avons évalué l’effet vasodilatateur du tréprostinil, analogue de la prostacycline, sur le flux sanguin cutané de divers zones anatomiques, chez le volontaire sain, le patient atteint de SSc, le patient diabétique et lors d’un refroidissement local dans la SSc.Cutaneous microcirculation has been proposed as a model to study the global microvascular dysfunction occurring in cardiovascular diseases. Furthermore, it is specifically impaired in systemic sclerosis (SSc), which is a rare and particularly invalidating auto-immune disease, characterized by a cutaneous and visceral fibrosis, associated with a diffuse microvascular impairment and auto-antibodies targeting some cellular antigens. The study of cutaneous microvascular function provides a real interest despite the lack of available standardized techniques, particularly to explore endothelial microvascular function.In the first part of this work, we aimed to study the physiology of cutaneous microcirculation in healthy volunteers, using the more recent methods in this field, adapted to functional study of microcirculation (vascular reactivity tests coupled with cutaneous blood flow recording by laser speckle contrast imaging). The second part of our work aimed to study the pathology of cutaneous microcirculation in SSc volunteers, by using the same functional exploration methods. The last part of this work has been dedicated to a new pharmacologic and therapeutic approach for the management of peripheral cutaneous vascular manifestations in patients, using innovating technics as cutaneous iontophoresis. We studied the vasodilator effect of treprostinil, a prostacycline analogue, on cutaneous blood flow in several anatomic regions in healthy subject, SSc patient and diabetic patient, and also during a local cooling in SSc

Description du polymorphisme génétique des cytochromes P450 2C19 et 2D6 (CYP2C19 et CYP2D6) d'une large cohorte française de patients suivis en psychiatrie

Thèse présentée sous la forme d'une "Thèse Article"Les cytochromes P450 (CYP) 2D6 et 2C19 sont impliqués dans le métabolisme de nombreux psychotropes. L’on décrit une grande variabilité du phénotype prédit par le polymorphisme génétique et l’activité enzymatique qui en découle varie entre un métabolisme lent, intermédiaire, normal ou ultra-rapide (PM, IM, EM et UM, respectivement).L’objectif de ce travail était de décrire le polymorphisme des CYP2D6 et CYP2C19 en termes de fréquence allélique, de génotype et de phénotype prédit, dans une importante cohorte française de patients psychiatriques, en particulier chez les patients schizophrènes.Un total de 524 patients suivis en psychiatrie ambulatoire a été génotypé pour les allèles CYP2D6 (*2, *3, *4, *6, *9, *10, *41 et les duplications) et/ou CYP2C19 (*2, *17). Le pourcentage de patients atteints de schizophrénie présentant une activité du CYP2D6 supérieure à 2, comprise entre 2 et 1, de 0,5 ou de 0 était respectivement de 8,2%, 82,5%, 5,7% et 3,6%. Chez les patients avec un autre diagnostic psychiatrique, ces pourcentages étaient respectivement de 2,5%, 85,3%, 5,7% et 6,5%. Le pourcentage de patients schizophrènes présentant un phénotype du CYP2C19 UM, EM, IM ou PM était respectivement de 25,0%, 45,7%, 28,2% et 1,1%. Chez les patients avec un autre diagnostic psychiatrique, ces pourcentages étaient 31,3%, 43,2%, 23,4% et 2,1%. La fréquence des métaboliseurs extrêmes (UM et PM) dans l'ensemble de la cohorte était de 34,5%.La présente étude montre pour la première fois une fréquence significativement plus haute de CYP2D6 UM chez les patients atteints de schizophrénie et une proportion plus élevée de métaboliseurs extrêmes chez les patients psychiatriques en général, soulignant le bénéfice potentiel des tests de pharmacogénétique dans l’optique d’un traitement personnalisé

Rôle des chevaux dans la durabilité d'exploitations agricoles de différentes régions françaises

International audienceIn France, horse rearing is often associated with other farming activities such as beef or dairy productions which prevail in grassland areas. To analyze the impact of horses in the sustainability of farming systems, we surveyed a hundred farms in four major areas of horse breeding, which are chosen according to their productions system representative of regional agricultural systems. Regions differ by their agro-climatic context associated with a type of horse production: saddle horses in oceanic and continental plains and draught horses in two mountainous regions in Central and Eastern France. Farmers have been questioned about the role of the equine production in economic, environmental and social functioning of their farming system. Results showed the horse number varied from less than 10% to 100 % of the total livestock (expressed in Livestock Unit). In mountainous areas, draught horses were appreciated to use grasslands at the same time or after cattle. These hardy horses needed a little labour but the low income of this production limited its development. In plains, farmers raised saddle horses either alone or with dairy or beef cattle. In farms specialized in horses, breeders developed services linked to horses as taking horses at livery. In mixed herds, farmers spent comparatively more time for horses than for cattle, whatever the type of beef or dairy productions. The saddle horse impact on gross production depended on the equine number and on the age for sale. In conclusion, horse rearing could present a low profitability especially for draught horses or an unpredictable one especially for saddle horses. But, whatever the types of animal productions, the horse grazing improved the maintenance of grassland areas and farmers raised horses because they liked to take care of these animals which attracted volunteer labour

Maintien par des chevaux de trait de la qualité des pâtures de vaches laitières en zone de production du Comté dans les montagnes du Jura

International audienceIn PDO Comté cheese area, especially in the Jura Mountains, grass from pastures is the main feed of dairy cows during the grazing season. To maintain the high nutritive value of grass, farmers have to cut grass refusals after the exit of cows from the paddock. An alternative is to use horses to eat these grass refusals, thanks to complementary feeding behaviours between these 2 herbivorous species. Thus, some farmers associate draught horses to dairy cattle on pastures. The aim of our study is to analyse the farmers’ practices about grazing management when they associate horses and dairy cows on the same pastures. A survey was performed in 14 mixed (draught horses + dairy cattle) farms producing PDO Comté cheese. The results highlighted three types of associations between horses and lactating cows on pastures: (i) successive grazing, (ii) simultaneous grazing, (iii) winter grazing of horses. Moreover, three managements of grass refusals by cows were identified: (i) horses only, (ii) mowing only, (iii) both horses and mowing. In view of these 14 farms, the use of horse grazing to manage grass refusals could depend on the horses grazing on cows’ pastures, the equine stocking rate and the value of horses/cows ratio.Dans le massif du Jura, en zone AOP Comté, l’herbe pâturée est la principale ressource alimentaire des vaches laitières durant la saison de pâturage. Pour maintenir la valeur nutritive des pâtures, les éleveurs doivent éliminer régulièrement les refus des vaches laitières. Une solution alternative à la gestion mécanique de ces refus est l’utilisation des chevaux, grâce à la complémentarité alimentaire entre ces deux espèces. Ainsi, certains éleveurs associent les deux espèces sur les pâtures. Notre étude avait pour objectif d’étudier les pratiques des éleveurs concernant la gestion du pâturage lorsqu’ils associent des chevaux de trait et des vaches laitières sur les mêmes parcelles. L’enquête menée dans 14 exploitations (chevaux de trait + vaches laitières) a mis en évidence trois types d’associations de chevaux et de vaches au pâturage : (i) le pâturage alternatif, (ii) le pâturage simultané, (iii) le pâturage hivernal des chevaux. De plus, trois gestions différentes des refus ont été identifiées : (i) l’utilisation que des chevaux, (ii) la fauche des refus, (iii) la fauche en plus du pâturage par les chevaux. Au vu de ces 14 élevages, le choix des chevaux dans la gestion des refus des vaches dépendrait des modalités de pâturage des chevaux, du chargement équin et du ratio chevaux/vache sur les pâtures

Dairy cow's pastures quality in Jura Mountains and Comté cheese area : maintenance with draught horses

Proceedings of the joint meeting of the "Moutain Pastures, Mediterranean Forage Resources (FAO-CIHEAM) and Mountain Cheese", Clermont-Ferrand, France, 24-26 juin 2014. Editors: R. Baumont, P. Carrère, M. Jouven, G. Lombardi, A. Lopèz-Francos, B. Martin, A. Peeters, C. Porqueddu. Forage resources and ecosystem services provided by Mountain and Mediterranean grasslands and rangelandsIn PDO Comté cheese area, especially in the Jura Mountains, grass from pastures is the main feed of dairy cows during the grazing season. To maintain the high nutritive value of grass, farmers have to cut grass refusals after the exit of cows from the paddock. An alternative is to use horses to eat these grass refusals, thanks to complementary feeding behaviours between these 2 herbivorous species. Thus, some farmers associate draught horses to dairy cattle on pastures. The aim of our study is to analyse the farmers’ practices about grazing management when they associate horses and dairy cows on the same pastures. A survey was performed in 14 mixed (draught horses + dairy cattle) farms producing PDO Comté cheese. The results highlighted three types of associations between horses and lactating cows on pastures: (i) successive grazing, (ii) simultaneous grazing, (iii) winter grazing of horses. Moreover, three managements of grass refusals by cows were identified: (i) horses only, (ii) mowing only, (iii) both horses and mowing. In view of these 14 farms, the use of horse grazing to manage grass refusals could depend on the type of horse grazing, the equine stocking rate and the value of horses/cows ratio.Dans le massif du Jura, en zone AOP Comté, l’herbe pâturée est la principale ressource alimentaire des vaches laitières durant la saison de pâturage. Pour maintenir la valeur nutritive des pâtures, les éleveurs doivent éliminer régulièrement les refus des vaches laitières. Une solution alternative à la gestion mécanique de ces refus est l’utilisation des chevaux, grâce à la complémentarité alimentaire entre ces deux espèces. Ainsi, certains éleveurs associent les deux espèces sur les pâtures. Notre étude avait pour objectif d’étudier les pratiques des éleveurs concernant la gestion du pâturage lorsqu’ils associent des chevaux de trait et des vaches laitières sur les mêmes parcelles. L’enquête menée dans 14 exploitations (chevaux de trait + vaches laitières) a mis en évidence trois types d’associations de chevaux et de vaches au pâturage: (i) le pâturage alternatif, (ii) le pâturage simultané, (iii) le pâturage hivernal des chevaux. De plus, trois gestions différentes des refus ont été identifiées: (i) l’utilisation que des chevaux, (ii) la fauche des refus, (iii) la fauche en plus du pâturage par les chevaux. Au vu de ces 14 élevages, le choix des chevaux dans la gestion des refus des vaches dépendrait des modalités de pâturage des chevaux, du chargement équin et du ratio chevaux/vache sur les pâtures

Roles of horses on farm sustainability in different French grassland regions

International audienceIn France, horse rearing is often associated with other farming activities such as beef or dairy productions that prevail in grassland areas. To analyse the role of horses on the sustainability of farming systems, we surveyed one hundred farms in four major areas of horse breeding, chosen in regard to their production system representative of regional agricultural systems. The regions differed in their agro-climatic context, associated with a type of horse production: saddle horses in oceanic and continental lowlands, and draught horses in two upland regions in Central and Eastern France. Farmers were questioned about the role of their equine production in the economic, environmental and social functioning of their farming system. Results showed that horse numbers ranged from less than 10 to 100% of the total livestock (expressed in livestock units). In upland areas, draught horses were appreciated for their use of grasslands along with or after cattle. These hardy horses needed little labour, but the low income from this production limited its development. In lowlands, farmers raised saddle horses either alone or with dairy or beef cattle. In farms specialized in horses, breeders developed allied services such as taking horses at livery. In mixed herds, farmers spent comparatively more time on saddle horses than on cattle, whether beef or dairy. The impact of saddle horses on gross production depended on numbers and age for sale. In conclusion, horse rearing presented a low profitability, especially for draught horses, or an unpredictable profitability, especially for saddle horses. However, whatever the types of animal production, horse grazing improved the maintenance of grassland areas, and farmers raised horses, which attracted volunteer labour, because they enjoyed taking care of them