Effet de la transmission cholinergique sur la cartographie fonctionnelle du cortex visuel du rongeur

La transmission cholinergique, et notamment muscarinique, joue un rôle déterminant dans le système nerveux central au niveau de la modulation de la plasticité neuronale. La libération d'ACh dans le cortex visuel est concomitante à la présentation de stimuli visuels. Par son action sur la transmission neuronale corticale, l'ACh module à long terme les réponses à de nouveaux stimuli sensoriels. Dans la présente étude, l'implication du système cholinergique au niveau du développement cortical et de la plasticité inductible chez l'adulte a été étudiée par les techniques d'imagerie optique des signaux intrinsèques et d'immunohistochimie chez le rongeur. Ces deux techniques de cartographie de l'activité corticale nous ont permis d'évaluer, d'une part, l'impact modulatoire de l'acétylcholine (ACh) et de ses récepteurs muscariniques (mAChRs, M1 à M5) sur l'organisation fonctionnelle du cortex visuel chez des souris déficitaires pour les mAChRs et, d'autre part, l'impact de la libération d'ACh lors d'un entraînement visuel, sur le nombre, la nature neurochimique et la localisation au niveau des couches corticales des neurones corticaux activés. L'implication du système cholinergique sur la cartographie du cortex visuel primaire a été étudiée sur les souris génétiquement modifiées délétères (knock out : KO) pour différentes combinaisons de sous-types de mAChRs. L'imagerie des signaux intrinsèques, basée sur les changements de réflectance corticale de la lumière survenant lors de la consommation d'oxygène par les neurones activés, a permis de déterminer, lors de stimulations visuelles, les différentes composantes des propriétés des neurones du cortex visuel. La taille des champs récepteurs des neurones est diminuée lors de l'absence du récepteur M1 ou de la combinaison M1/M3. Le champ visuel apparent est augmenté chez les souris M2/M4-KO mais diminué chez les M1-KO. La finesse des connectivités neuronales (évaluée par la mesure du scatter du signal) est réduite lors de l'absence des récepteurs M2/M4. Finalement, chez les animaux M1/M3-KO, une diminution de l'acuité visuelle est observée. L'effet à long-terme d'un entraînement visuel couplé à une stimulation des neurones cholinergiques sur la distribution et la nature des neurones immunoréactifs au c-Fos, c'est-à-dire les neurones activés, a été évalué. Puisque cette stimulation combinée est en mesure de produire des modifications comportementales, notamment au niveau de l'acuité visuelle, il devenait intéressant de s'attarder aux modifications neuroanatomiques et de déterminer quels éléments de l'équilibre excitateur/inhibiteur sont compromis chez ces animaux. Les résultats obtenus démontrent que les animaux ayant reçu une combinaison de l'entraînement cholinergique et visuel présentent une augmentation du marquage c-Fos comparativement aux animaux n'ayant reçu que la stimulation cholinergique. D'autre part, chez ces animaux, il est possible d'observer des modifications de l'équilibre excitateur/inhibiteur qui correspond au potentiel plastique de la région. En conclusion, ces études démontrent un rôle important du système cholinergique dans le développement, la maturation et la plasticité du système visuel cérébral.The cholinergic transmission, including the muscarinic receptors, plays a role in the central nervous system modulating neuronal plasticity. ACh is released in the visual cortex during the presentation of visual stimuli. By its action on cortical neuronal transmission, ACh modulates long-term responses to new sensory stimuli. In the present study, the involvement of the cholinergic system in cortical development and inductible plasticity in adults was investigated by optical imaging of intrinsic signals and immunohistochemistry in rodents. These two mapping techniques of cortical activity allowed us to evaluate 1) the modulatory effect of acetylcholine (ACh) and its muscarinic receptors (mAChRs, M1 to M5) on the functional organization of the visual cortex in mice deficient of mAChRs and 2) the impact of ACh release during a visual training on the number, neurochemical nature and location of activated neurons in the cortical layers. The involvement of the cholinergic system on the mapping of the primary visual cortex was studied in mice knockout (KO) for different combinations of mAChRs subtypes. Intrinsic signals imaging, based on fluctuations in cortical light reflectance during oxygen consumption by activated neurons, was used to assess the various properties of neurons in the visual cortex during visual stimulation. The size of the neuronal receptive fields is reduced in the absence of M1 receptor or the combination M1/M3. The apparent visual field is increased in M2/M4-KO mice but decreased in M1-KO. The sharpness of neuronal connectivity (assessed by the measure of the scatter) is reduced in the absence of M2/M4 receptors. Finally, in M1/M3-KO animals, a decrease in visual acuity was observed. The effect of long-term visual training coupled with the stimulation of cholinergic neurons on the distribution and nature of immunoreactive neurons in c-Fos, the activated neurons, was evaluated. Since this combined stimulation is able to produce behavioral changes, especially in terms of visual acuity, it was interesting to focus on neuroanatomical modifications and determine which elements of the excitatory / inhibitory balance were compromised in these animals. The results showed that animals which received a combination of visual and cholinergic training presented an increase in c-Fos labeling compared to animals that received only the cholinergic stimulation. Moreover, in these animals, it is possible to observe changes in the excitatory / inhibitory balance which corresponds to the potential of plasticity in the region. In conclusion, these studies demonstrate an important role of the cholinergic system in the development, maturation and plasticity of the cerebral visual system

Identification des récepteurs cholinergiques impliqués dans le fonctionnement du cortex visuel du rongeur

Le système cholinergique est impliqué dans les phénomènes d’attention, de mémoire et d’apprentissage et les récepteurs cholinergiques régulent de multiples fonctions du système nerveux central. Néanmoins, leur rôle au niveau de la modulation des propriétés du cortex visuel reste à être établi. L’un des objectifs de cette thèse était d’étudier le rôle des récepteurs muscariniques impliqués dans le fonctionnement normal du cortex visuel. Nous avons pu déterminer que les récepteurs muscariniques sont impliqués dans l’établissement de nombreuses propriétés visuelles telles la taille des champs récepteurs, la sensibilité au contraste, la sélectivité à la fréquence spatiale et la finesse de la connectivité corticale. L’autre objectif était d’identifier les récepteurs cholinergiques impliqués dans la potentiation des capacités visuelles. Nous avons amélioré le traitement cognitif de l’information visuelle par stimulation électrique du télencéphale basal (noyau où sont localisés les corps cellulaires cholinergiques) et par la stimulation cholinergique par le donépézil, un inhibiteur de l’acétylcholinestérase. La combinaison répétée d’une stimulation visuelle et cholinergique (qu’elle soit électrique ou pharmacologique) améliore similairement l’activité corticale visuelle. Toutefois, les récepteurs impliqués ne sont pas les mêmes. Suite à la stimulation pharmacologique, ce sont principalement les récepteurs muscariniques qui influencent l’acuité visuelle de manière tardive et cette modulation est plus précoce lors de la stimulation électrique. Ces résultats démontrent que le couplage répétitif d’une stimulation cholinergique et d’une stimulation visuelle est en mesure d’améliorer l’activité corticale visuelle. Le fait de connaître les récepteurs cholinergiques impliqués permettra dans un futur proche de les cibler directement pour améliorer la fonction corticale.The cholinergic system is involved in attention, learning and memory and cholinergic receptors regulate multiple functions of the central nervous system. Nevertheless, their role in modulating the properties of the visual cortex remains to be established. One of the objectives of this thesis was to study the role of muscarinic receptors involved in the normal function of the visual cortex. We have been able to determine that the muscarinic receptors are involved in the establishment of many visual properties such as the size of the receptor fields, contrast sensitivity, spatial frequency selectivity and accuracy of the cortical connectivity. The other objective was to identify the cholinergic receptors involved in the potentiation of visual abilities. We improved the cognitive processing of visual information by electrical stimulation of the basal forebrain (the nucleus where the cholinergic cell bodies are located) and by cholinergic stimulation using donepezil, an acetylcholinesterase inhibitor. The repeated combination of visual and cholinergic stimulations (whether electrical or pharmacological) similarly enhances visual cortical activity. However, the receptors involved are not the same. Following the pharmacological stimulation, it is mainly the muscarinic receptors that influence visual acuity with a delay in the receptors expression and this modulation is earlier for the electrical stimulation. These results demonstrate that repetitive coupling of cholinergic stimulation and visual stimulation can enhance visual cortical activity. Knowing the cholinergic receptors involved will allow in a near future to target them directly to improve cortical function

Note éditoriale: Réformes scolaires : perspectives internationales

International audienceLe troisième numéro régulier de la revue INITIO aborde la question des réformes scolaires sous l’angle international. Tant au Québec, au Canada quedans le reste du monde, les systèmes d’éducation sont en perpétuelle transformation, suivant encela l’évolution des sociétés. Certains changements dans le milieu de l’éducation émergent de la base et se font lentement, ou du moins sans éclat, alors que d’autres sontimposés d’«en haut» (Lessard, 2000) par le pouvoir politique.Dans tous les cas, ces modifications ont pour visée l’amélioration du système scolaire. Comme le soulignent Denommé et St-Pierre (2008):«[...] les réformes dans le monde de l’éducation font partie de l’histoire de chacun, comme de l’histoire des sociétés, dans la mesure où elles ont comme objectif de préparer les jeunes d’aujourd’hui à la société de demain»(p. 108).Ceci dit, ces processus de changements, surtout lorsqu’ils sont systémiques, ne se réalisentpas toujours sans faire de vagueset peuventgénérer une forme de résistance de la part des acteurs touchés (Bélanger, 2008)

Production of green fluorescent protein by the methylotrophic bacterium methylobacterium extorquens

The production of green fluorescent protein (GFP) in Methylobacterium extorquens was studied by creating four different constructs using pJB3KmD, pRK310 and pVK101 vectors, as well as pLac and soluble methane monooxygenase (sMMO) promoters. Plasmids were introduced into the cells by electroporation. Expression of GFP by selected clones was evaluated by growing cells in complex or defined media. The use of pRK310 as an expression vector containing the lacZ promoter resulted in a 100-fold increase of GFP production when compared to cells containing the pLac-GFP-pJB3KmD construct. Higher production of GFP was observed also in cells containing pLac- GFP-pRK310 and pmmoX-GFP-pVK101 constructs. While the transcriptional regulation of the smmo gene in Methylosinus trichosporium OB3b is known to be copper-dependent, expression of GFP by M. extorquens clones harboring pmmoX-promoters was not strongly controlled by the presence of copper in the medium. The production of GFP was generally constant throughout the growth of M. extorquens carrying the pLac-GFP-pRK310 construct. GFP yields varied between 850 and 1000 Wg of GFP g biomass\u207b\ub9. However, the yield of GFP in cells carrying pmmoX-GFP-pVK101 was somewhat reduced after the mid-exponential phase of growth.UI - 20564155LA - engRN - 0 (Culture Media)RN - 0 (Genetic Vectors)RN - 0 (Luminescent Proteins)RN - 0 (Plasmids)RN - 0 (Recombinant Proteins)RN - 147336-22-9 (green fluorescent protein)RN - 7440-50-8 (Copper)RN - EC 1.13. (Oxygenases)RN - EC 1.14.13.25 (methane monooxygenase)PT - Journal ArticleDA - 20010104IS - 0378-1097SB - IMCY - NETHERLANDSJC - FMLNRC publication: Ye

Synthesis and Antimicrobial Activity of Burkholderia-Related 4-Hydroxy-3-Methyl-2-Alkenylquinolones (HMAQs) and Their N-Oxide Counterparts

ABSTRACT: The Burkholderia genus offers a promising potential in medicine because of the diversity of biologically active natural products encoded in its genome. Some pathogenic Burkholderia spp. biosynthesize a specific class of antimicrobial 2-alkyl-4(1H)-quinolones, i.e., 4-hydroxy-3-methyl-2-alkenylquinolones (HMAQs) and their N-oxide derivatives (HMAQNOs). Herein, we report the synthesis of a series of six HMAQs and HMAQNOs featuring a trans-∆2 double bond at the C2-alkyl chain. The quinolone scaffold was obtained via the Conrad-Limpach approach while the (E)-2-alkenyl chain was inserted through Suzuki-Miyaura cross-coupling under microwave radiation without noticeable isomerization according to the optimized conditions. Subsequent oxidation of enolate-protected HMAQs cleanly led to the formation of HMAQNOs following cleavage of the ethyl carbonate group. Synthetic HMAQs and HMAQNOs were in vitro evaluated for their antimicrobial activity against different Gram-negative and Gram-positive bacteria as well as against fungi and yeasts. The biological results support and extend the potential of HMAQs and HMAQNOs as antimicrobials, especially against Gram-positive bacteria. We also confirm the involvement of HMAQs in the autoregulation of the Hmq system in Burkholderia ambifaria

Total Synthesis, Isolation, Surfactant Properties, and Biological Evaluation of Ananatosides and Related Macrodilactone-Containing Rhamnolipids

Rhamnolipids are a specific class of microbial surfactants, which hold great biotechnological and therapeutic potential. However, their exploitation at the industrial level is hampered because they are mainly produced by the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa. The non-human pathogenic bacterium Pantoea ananatis is an alternative producer of rhamnolipid-like metabolites containing glucose instead of rhamnose residues. Herein, we present the isolation, structural characterization, and total synthesis of ananatoside A, a 15-membered macrodilactone-containing glucolipid, and ananatoside B, its open-chain congener, from organic extracts of P. ananatis. Ananatoside A was synthesized through three alternative pathways involving either an intramolecular glycosylation, a chemical macrolactonization or a direct enzymatic transformation from ananatoside B. A series of diasteroisomerically pure (1®2), (1®3), and (1®4)-macrolactonized rhamnolipids were also synthesized through intramolecular glycosylation and their anomeric configurations as well as ring conformations were solved using molecular modeling in tandem with NMR studies. We show that ananatoside B is a more potent surfactant than its macrolide counterpart. We present evidence that macrolactonization of rhamnolipids enhances their cytotoxic and hemolytic potential, pointing towards a mechanism involving the formation of pores into the lipidic cell membrane. Lastly, we demonstrate that ananatoside A and ananatoside B as well as synthetic macrolactonized rhamnolipids can be perceived by the plant immune system, and that this sensing is more pronounced for a macrolide featuring a rhamnose moiety in its native 1C4 conformation. Altogether our results prove that macrolactonization of glycolipids can dramatically interfere with their surfactant properties and biological activity.</p