Transforming Growth Factor: β Signaling Is Essential for Limb Regeneration in Axolotls

Axolotls (urodele amphibians) have the unique ability, among vertebrates, to perfectly regenerate many parts of their body including limbs, tail, jaw and spinal cord following injury or amputation. The axolotl limb is the most widely used structure as an experimental model to study tissue regeneration. The process is well characterized, requiring multiple cellular and molecular mechanisms. The preparation phase represents the first part of the regeneration process which includes wound healing, cellular migration, dedifferentiation and proliferation. The redevelopment phase represents the second part when dedifferentiated cells stop proliferating and redifferentiate to give rise to all missing structures. In the axolotl, when a limb is amputated, the missing or wounded part is regenerated perfectly without scar formation between the stump and the regenerated structure. Multiple authors have recently highlighted the similarities between the early phases of mammalian wound healing and urodele limb regeneration. In mammals, one very important family of growth factors implicated in the control of almost all aspects of wound healing is the transforming growth factor-beta family (TGF-β). In the present study, the full length sequence of the axolotl TGF-β1 cDNA was isolated. The spatio-temporal expression pattern of TGF-β1 in regenerating limbs shows that this gene is up-regulated during the preparation phase of regeneration. Our results also demonstrate the presence of multiple components of the TGF-β signaling machinery in axolotl cells. By using a specific pharmacological inhibitor of TGF-β type I receptor, SB-431542, we show that TGF-β signaling is required for axolotl limb regeneration. Treatment of regenerating limbs with SB-431542 reveals that cellular proliferation during limb regeneration as well as the expression of genes directly dependent on TGF-β signaling are down-regulated. These data directly implicate TGF-β signaling in the initiation and control of the regeneration process in axolotls

Impact of surface water pollutants on the model insect Aedes aegypti : from molecular mecanisms to population dynamics.

Les activités humaines dispersent quotidiennement une grande variété de produits chimiques dans l’environnement. Les populations d’organismes aquatiques sont ainsi exposées à des polluants chimiques tout au long de leur cycle de vie, ce qui pose la question de l’impact de ces polluants émergeants sur les écosystèmes aquatiques. Au cours de ce travail, nous avons étudié les traits d’histoire de vie de populations de moustiques Aedes aegypti exposées à trois polluants : l’ibuprofène, le bisphénol A et le benzo[a]pyrène. Nos observations rendent compte de modifications de traits d’histoire de vie susceptibles d’influencer la dynamique des populations de moustiques Aedes aegypti, observés lors d’exposition à des concentrations cohérentes avec les mesures effectuées dans l’environnement. Ces études révèlent notamment de nombreuses conséquences trans-générationnelles de l’exposition aux polluants. Une approche intégrative associant des études transcriptomique, métabolomique et hormonale réparties à différentes étapes du cycle de vie des individus exposés à l’ibuprofène a été adoptée afin de mieux comprendre les impacts de ce polluant sur les individus. Cette approche a révélé chez les larves exposées un mécanisme d’action similaire au mécanisme pharmacologique de ce médicament sur les vertébrés. Ces perturbations sont en outre accompagnées de modifications importantes de l’état physiologique de leur descendance. Ces modifications, mises en évidence notamment par la potentialisation de la signalisation hormonale par l’ecdysone ainsi que la surreprésentation des mécanismes de réponse aux stress, aboutissent à un développement plus rapide et à une meilleure tolérance de cette descendance aux périodes de jeun. Notre approche met en évidence l’intérêt de la prise en compte du cycle de vie dans sa globalité, incluant la descendance, dans l’évaluation des risques écotoxicologiques.Human activities daily release a wide variety of chemicals in the environment. Populations of aquatic organisms are thus exposed to pollutants throughout their life cycle, raising the question of the impacts of these pollutants on aquatic ecosystems. In this work, we study life history traits of populations of Aedes aegypti mosquito exposed to three pollutants: ibuprofen, bisphenol A and benzo[a]pyrene. Our observations reveal life history traits alterations likely to affect Aedes aegypti populations dynamic at environmental concentrations, more particularly showing the importance of transgenerational effects in those modifications. An integrative approach combining transcriptomic, metabolomic and hormonal studies on several phases of the life cycle of individuals exposed to ibuprofen was adopted in order to deepen the understanding of impacts of this pharmaceutical on individuals. This approach reveals a mechanism of action similar to the pharmacological mode of action on vertebrates of this pharmaceutical. Those perturbations are associated with crucial changes in the physiological state of their progeny. The identified modifications include ecdysone signalling potentialization and stress response mechanism over-representation, leading to a faster development and an increased tolerance to starvation of this progeny. Overall, our approach highlights the importance of taking into account the all life cycle of organisms, including their progeny, in ecotoxicological risk assessment

Conséquences de l'exposition de l'insecte modèle Aedes aegypti aux polluants des eaux de surface : Des mécanismes moléculaires à la dynamique des populations

Human activities daily release a wide variety of chemicals in the environment. Populations of aquatic organisms are thus exposed to pollutants throughout their life cycle, raising the question of the impacts of these pollutants on aquatic ecosystems. In this work, we study life history traits of populations of Aedes aegypti mosquito exposed to three pollutants: ibuprofen, bisphenol A and benzo[a]pyrene. Our observations reveal life history traits alterations likely to affect Aedes aegypti populations dynamic at environmental concentrations, more particularly showing the importance of transgenerational effects in those modifications. An integrative approach combining transcriptomic, metabolomic and hormonal studies on several phases of the life cycle of individuals exposed to ibuprofen was adopted in order to deepen the understanding of impacts of this pharmaceutical on individuals. This approach reveals a mechanism of action similar to the pharmacological mode of action on vertebrates of this pharmaceutical. Those perturbations are associated with crucial changes in the physiological state of their progeny. The identified modifications include ecdysone signalling potentialization and stress response mechanism over-representation, leading to a faster development and an increased tolerance to starvation of this progeny. Overall, our approach highlights the importance of taking into account the all life cycle of organisms, including their progeny, in ecotoxicological risk assessment.Les activités humaines dispersent quotidiennement une grande variété de produits chimiques dans l’environnement. Les populations d’organismes aquatiques sont ainsi exposées à des polluants chimiques tout au long de leur cycle de vie, ce qui pose la question de l’impact de ces polluants émergeants sur les écosystèmes aquatiques. Au cours de ce travail, nous avons étudié les traits d’histoire de vie de populations de moustiques Aedes aegypti exposées à trois polluants : l’ibuprofène, le bisphénol A et le benzo[a]pyrène. Nos observations rendent compte de modifications de traits d’histoire de vie susceptibles d’influencer la dynamique des populations de moustiques Aedes aegypti, observés lors d’exposition à des concentrations cohérentes avec les mesures effectuées dans l’environnement. Ces études révèlent notamment de nombreuses conséquences trans-générationnelles de l’exposition aux polluants. Une approche intégrative associant des études transcriptomique, métabolomique et hormonale réparties à différentes étapes du cycle de vie des individus exposés à l’ibuprofène a été adoptée afin de mieux comprendre les impacts de ce polluant sur les individus. Cette approche a révélé chez les larves exposées un mécanisme d’action similaire au mécanisme pharmacologique de ce médicament sur les vertébrés. Ces perturbations sont en outre accompagnées de modifications importantes de l’état physiologique de leur descendance. Ces modifications, mises en évidence notamment par la potentialisation de la signalisation hormonale par l’ecdysone ainsi que la surreprésentation des mécanismes de réponse aux stress, aboutissent à un développement plus rapide et à une meilleure tolérance de cette descendance aux périodes de jeun. Notre approche met en évidence l’intérêt de la prise en compte du cycle de vie dans sa globalité, incluant la descendance, dans l’évaluation des risques écotoxicologiques

Identifier des espaces préservés de la pollution de l'air sur le chemin de l'école

Référence hal-01424734v1 ; pp. 503-508International audienceWe propose to present first results of a measurement protocol developed in the 14th district of Paris to estimate personal exposure of children on their way to school to air pollution (PM10). The aim is to establish a ranking of spaces around schools in air pollution termsNous proposons de présenter les premiers résultats d’un protocole de mesure mis en place dans le 14ème arrondissement de Paris pour estimer l’exposition des enfants à la pollution de l’air (PM10) sur le chemin de l’école. L’objectif est de construire une hiérarchisation des espaces autour des écoles en termes de pollution de l’air pour in fine être en capacité d’identifier des espaces moins exposés à la pollution de l’air

Les Transports à la demande dans leur environnement

International audienc

Effet dose-dépendant du di-n-butyl phtalate sur le développement embryo-larvaire du poisson zèbre (Danio rerio) : Intérêt de l’intégration de gradients de concentration dans les analyses transcriptomiques

International audienceLa question des doses d’exposition auxquelles les contaminants influencent le fonctionnement des organismes et affectent leur physiologie est centrale en écotoxicologie. Le développement constant d’outils d’analyses de données omiques permet aujourd’hui d’adopter des schémas expérimentaux de plus en plus complexes. Parmi ceux-ci, l’outils DRomics est spécifiquement dédié aux données établies selon des plans expérimentaux en dose-réponse, privilégiant le nombre de doses testées par rapport au nombre de réplicats par doses. Les travaux présentés s’intéressent aux conséquences de l’exposition d’embryons de poisson zèbre (Danio rerio) au di-n-butyl phtalate (DBP), un phtalate retrouvé dans les eaux de surface mondiales à des concentrations allant de quelques ng/L à quelques dizaines de μg/L sur certains sites. Des embryons ont été exposés dès le stade 256 cellules jusqu’au stade larvaire (5 jours post-fécondation), selon un plan expérimental incluant 5 concentrations d’exposition allant de 0 µg/L à la NOEC chez le poisson selon l’ECHA (100µg/L), et incluant des concentrations cohérentes avec les niveaux de contamination environnementale. Ce dispositif a généré un jeu de données transcriptomique par mRNAseq, permettant de comparer le statut transcriptionnel des larves à 5 jours post-fécondation. Ces données ont été analysées à l’aide de l’outil DRomics, permettant de (1) sélectionner les transcrits dont l’abondance répond de façon significative au gradient de DBP testé, (2) d’identifier les tendances d’évolution (linéaire, exponentielle, en cloche ou en U) de l’abondance de chaque transcrit le long du gradient de concentration testé et (3) de déterminer une dose d’effet critique (« benchmark dose ») pour chacun des gènes dérégulés par l’exposition au DBP. Cette approche permet notamment d’identifier les cohortes de gènes présentant un même profil de transcription en fonction de la concentration d’exposition et des cohortes de gènes dérégulés à partir d’une même dose d’effet critique. Ces informations permettent d’estimer la coexistence de mécanismes d’action directs ou indirects (ie réponse de l’organisme aux perturbations) chez les individus exposés, améliorant ainsi la compréhension fine des mécanismes moléculaires à l’origine des effets des contaminants sur les organismes

Effet dose-dépendant du di-n-butyl phtalate sur le développement embryo-larvaire du poisson zèbre (Danio rerio) : Intérêt de l’intégration de gradients de concentration dans les analyses transcriptomiques

International audienceLa question des doses d’exposition auxquelles les contaminants influencent le fonctionnement des organismes et affectent leur physiologie est centrale en écotoxicologie. Le développement constant d’outils d’analyses de données omiques permet aujourd’hui d’adopter des schémas expérimentaux de plus en plus complexes. Parmi ceux-ci, l’outils DRomics est spécifiquement dédié aux données établies selon des plans expérimentaux en dose-réponse, privilégiant le nombre de doses testées par rapport au nombre de réplicats par doses. Les travaux présentés s’intéressent aux conséquences de l’exposition d’embryons de poisson zèbre (Danio rerio) au di-n-butyl phtalate (DBP), un phtalate retrouvé dans les eaux de surface mondiales à des concentrations allant de quelques ng/L à quelques dizaines de μg/L sur certains sites. Des embryons ont été exposés dès le stade 256 cellules jusqu’au stade larvaire (5 jours post-fécondation), selon un plan expérimental incluant 5 concentrations d’exposition allant de 0 µg/L à la NOEC chez le poisson selon l’ECHA (100µg/L), et incluant des concentrations cohérentes avec les niveaux de contamination environnementale. Ce dispositif a généré un jeu de données transcriptomique par mRNAseq, permettant de comparer le statut transcriptionnel des larves à 5 jours post-fécondation. Ces données ont été analysées à l’aide de l’outil DRomics, permettant de (1) sélectionner les transcrits dont l’abondance répond de façon significative au gradient de DBP testé, (2) d’identifier les tendances d’évolution (linéaire, exponentielle, en cloche ou en U) de l’abondance de chaque transcrit le long du gradient de concentration testé et (3) de déterminer une dose d’effet critique (« benchmark dose ») pour chacun des gènes dérégulés par l’exposition au DBP. Cette approche permet notamment d’identifier les cohortes de gènes présentant un même profil de transcription en fonction de la concentration d’exposition et des cohortes de gènes dérégulés à partir d’une même dose d’effet critique. Ces informations permettent d’estimer la coexistence de mécanismes d’action directs ou indirects (ie réponse de l’organisme aux perturbations) chez les individus exposés, améliorant ainsi la compréhension fine des mécanismes moléculaires à l’origine des effets des contaminants sur les organismes

Effet dose-dépendant du di-n-butyl phtalate sur le développement embryo-larvaire du poisson zèbre (Danio rerio) : Intérêt de l’intégration de gradients de concentration dans les analyses transcriptomiques

International audienceLa question des doses d’exposition auxquelles les contaminants influencent le fonctionnement des organismes et affectent leur physiologie est centrale en écotoxicologie. Le développement constant d’outils d’analyses de données omiques permet aujourd’hui d’adopter des schémas expérimentaux de plus en plus complexes. Parmi ceux-ci, l’outils DRomics est spécifiquement dédié aux données établies selon des plans expérimentaux en dose-réponse, privilégiant le nombre de doses testées par rapport au nombre de réplicats par doses. Les travaux présentés s’intéressent aux conséquences de l’exposition d’embryons de poisson zèbre (Danio rerio) au di-n-butyl phtalate (DBP), un phtalate retrouvé dans les eaux de surface mondiales à des concentrations allant de quelques ng/L à quelques dizaines de μg/L sur certains sites. Des embryons ont été exposés dès le stade 256 cellules jusqu’au stade larvaire (5 jours post-fécondation), selon un plan expérimental incluant 5 concentrations d’exposition allant de 0 µg/L à la NOEC chez le poisson selon l’ECHA (100µg/L), et incluant des concentrations cohérentes avec les niveaux de contamination environnementale. Ce dispositif a généré un jeu de données transcriptomique par mRNAseq, permettant de comparer le statut transcriptionnel des larves à 5 jours post-fécondation. Ces données ont été analysées à l’aide de l’outil DRomics, permettant de (1) sélectionner les transcrits dont l’abondance répond de façon significative au gradient de DBP testé, (2) d’identifier les tendances d’évolution (linéaire, exponentielle, en cloche ou en U) de l’abondance de chaque transcrit le long du gradient de concentration testé et (3) de déterminer une dose d’effet critique (« benchmark dose ») pour chacun des gènes dérégulés par l’exposition au DBP. Cette approche permet notamment d’identifier les cohortes de gènes présentant un même profil de transcription en fonction de la concentration d’exposition et des cohortes de gènes dérégulés à partir d’une même dose d’effet critique. Ces informations permettent d’estimer la coexistence de mécanismes d’action directs ou indirects (ie réponse de l’organisme aux perturbations) chez les individus exposés, améliorant ainsi la compréhension fine des mécanismes moléculaires à l’origine des effets des contaminants sur les organismes

Multiscale Approach to Deciphering the Molecular Mechanisms Involved in the Direct and Intergenerational Effect of Ibuprofen on Mosquito Aedes aegypti

International audienceThe anti-inflammatory ibuprofen is a ubiquitous surface water contaminant. However, the chronic impact of this pharmaceutical on aquatic invertebrate populations remains poorly understood. In model insect Aedes aegypti, we investigated the intergenerational consequences of parental chronic exposure to an environmentally relevant concentration of ibuprofen. While exposed individuals did not show any phenotypic changes, their progeny showed accelerated development and an increased tolerance to starvation. In order to understand the mechanistic processes underpinning the direct and intergenerational impacts of ibuprofen, we combined transcriptomic, metabolomics, and hormone kinetics studies at several life stages in exposed individuals and their progeny. This integrative approach revealed moderate transcriptional changes in exposed larvae consistent with the pharmacological mode of action of ibuprofen. Parental exposure led to lower levels of several polar metabolites in progeny eggs and to major transcriptional changes in the following larval stage. These transcriptional changes, most likely driven by changes in the expression of numerous transcription factors and epigenetic regulators, led to ecdysone signaling and stress response potentiation. Overall, the present study illustrates the complexity of the molecular basis of the intergenerational pollutant response in insects and the importance of considering the entire life cycle of exposed organisms and of their progeny in order to fully understand the mode of action of pollutants and their impact on ecosystems

Impact of micropollutants on the life-history traits of the mosquito Aedes aegypti: On the relevance of transgenerational studies

International audienceHazard assessment of chemical contaminants often relies on short term or partial life-cycle ecotoxicological tests, while the impact of low dose throughout the entire life cycle of species across multiple generations has been neglected. This study aimed at identifying the individual and population-level consequences of chronic water contamination by environmental concentrations of three organic micropollutants, ibuprofen, bisphenol A and benzo[a]pyrene, on Aedes aegypti mosquito populations in experimental conditions. Life-history assays spanning the full life-cycle of exposed individuals and their progeny associated with population dynamics modelling evidenced life-history traits alterations in unexposed progenies of individuals chronically exposed to 1 mg/L ibuprofen or 0.6 mg/L benzo[a]pyrene. The progeny of individuals exposed to ibuprofen showed an accelerated development while the progeny of individuals exposed to benzo[a]pyrene showed a developmental acceleration associated with an increase in mortality rate during development. These life-history changes due to pollutants exposure resulted in relatively shallow increase of Ae. aegypti asymptotic population growth rate. Multigenerational exposure for six generations revealed an evolution of population response to ibuprofen and benzo[a]pyrene across generations, leading to a loss of previously identified transgenerational effects and to the emergence of a tolerance to the bioinsecticide Bacillus turingiensis israelensis (Bti). This study shed light on the short and long term impact of environmentally relevant doses of ibuprofen and benzo[a]pyrene on Ae. aegypti lifehistory traits and insecticide tolerance, raising unprecedented perspectives about the influence of surface water pollution on vector-control strategies. Overall, our approach highlights the importance of considering the entire life cycle of organisms, and the necessity to assess the transgenerational effects of pollutants in ecotoxicological studies for ecological risk assessment. Finally, this multi-generational study gives new insight about the influence of surface water pollution on microevolutionary processes