Adsorption des protéines sur les nanomatériaux. Biochimie et physico-chimie d'un nouveau stress

Les nanomatériaux posent de nouvelles questions en termes de toxicologie humaine et environnementale et représentent une nouvelle interface avec le milieu biologique aux propriétés spécifiques. De nombreuses inconnues demeurent, en particulier à l échelle moléculaire, pour permettre d expliquer certains mécanismes de toxicité. Lorsqu elles entrent en contact avec le milieu biologique, les nanoparticules se couvrent d une couche de protéines adsorbées. Celle-ci leur confère une nouvelle identité biologique qui contrôle la réponse cellulaire et leur devenir au sein de l organisme. Nous avons étudié l adsorption de protéines modèles sur la silice nanostructurée. Après avoir caractérisé la silice nanoporeuse et les nanoparticules de silice utilisées, l adsorption de la myoglobine, de l hémoglobine et des protéines d un extrait cellulaire de levure a été étudiée afin de déterminer les paramètres physico-chimiques et thermodynamiques de l adsorption des protéines sur la silice. Un enrichissement en résidus basiques, regroupés en clusters de charge, favorise l adsorption des protéines grâce à la formation d interactions électrostatiques avec la surface chargée de la silice, indépendamment de la charge globale de la protéine. A l inverse, un enrichissement en résidus aromatiques est défavorable à l adsorption car ces résidus forment des interactions p-p qui rigidifient la structure de la protéine. L identification des protéines adsorbées et non adsorbées à partir d un milieu complexe pourrait également être utilisée pour les études de toxicité cellulaire. A partir de l étude de la structure, de la dynamique et de l activité de la myoglobine et de l hémoglobine adsorbées sur les nanoparticules de silice, nous avons cherché à définir l état d une protéine adsorbée. L étude de la structure, réalisée par dichroïsme circulaire, spectroscopie UV-visible, d absorption X, infrarouge, fluorescence et microcalorimétrie, montre une perte partielle de structure importante des protéines adsorbées associée à une grande hétérogénéité de conformations, sans modification majeure de la structure de l hème. Deux sites potentiels d interaction entre myoglobine et nanoparticules de silice ont été identifiés à l aide d une technique de cartographie de surface par irradiation. L étude de la dynamique de la myoglobine adsorbée par diffusion élastique et inélastique de neutrons a permis de montrer que l adsorption s accompagnait d une diminution importante de la flexibilité de la protéine. Malgré la perte de structure, la metmyoglobine adsorbée conserve une activité de fixation de ligands très proche de celle de la protéine libre. L hémoglobine adsorbée présente de façon inattendue une augmentation de son affinité pour l oxygène et une diminution de sa coopérativité, sans dissociation du tétramère. Cet effet est reproductible lors de l adsorption de l hémoglobine humaine, de l hémoglobine pontée DCL et de l hémoglobine mutée S. Deux effecteurs permettent par ailleurs de moduler l affinité de l hémoglobine adsorbée. Aussi importantes soient-elles, les modifications de structure et d activité observées sont entièrement réversibles après désorption dans des conditions douces. L adsorption des hémoprotéines sur les nanoparticules de silice représente véritablement un nouveau type de stress avec résilience pour les protéines en termes de relations entre structure, dynamique et activité.Nanomaterials raise new questions in environmental and human toxicology and represent a novel interface with specific properties with the biological medium. Several unknown remain to explain all the mechanisms of toxicity, especially at the molecular lever. When they enter the biological medium, nanoparticles get covered by a protein corona. This corona yields to a new biological identity that controls the cellular response to nanoparticles and their fate in the organism. We studied the adsorption of model proteins on nanostructured silica. The first part is dedicated to the characterization of nanoporous silica and silica nanoparticles that we used. Then the adsorption of myoglobin, hemoglobin and protein mixture from yeast cells was studied to determine the thermodynamic and physical-chemical parameters of protein adsorption on silica. The enrichment of basic residues, gathered in charge clusters, favors the adsorption of proteins by the formation of electrostatic interactions with the charged surface of silica, independently of the global charge of the protein. On the contrary, the enrichment in aromatic residues is unfavorable to protein adsorption because they form p-p interactions that rigidify the protein structure. The identification of adsorbed and non-adsorbed proteins from a complex medium could also be used for cellular toxicity studies. From the study of the structure, the dynamics and the activity of myoglobin and hemoglobin adsorbed on silica nanoparticles, we tried to define the state of an adsorbed protein. The structural study, based on circular dichroism, fluorescence, infrared, X-ray and UV-visible spectroscopy and microcalorimetry, shows a substantial partial structure loss of adsorbed proteins together with a high conformational heterogeneity, without major modifications of the heme structure. Two potential interaction sites of myoglobin with silica nanoparticles have been identified by a footprinting technique. The study of adsorbed myoglobin dynamics by elastic and inelastic neutron scattering highlighted the important decrease of protein dynamics that occurs upon adsorption. However, despite the structure loss, adsorbed metmyoglobin retains almost all of its activity of ligand binding. Unexpectedly, adsorbed hemoglobin shows an increase of its oxygen affinity and a decrease of its cooperativity, without any dissociation of the tetramer. This effect can be reproduced on human hemoglobin, cross-linked DCL hemoglobin and variant S hemoglobin. Besides, two effectors allow modulating the affinity of adsorbed hemoglobin. Despite the extent of structural and activity changes, all these modifications are entirely reversible upon desorption in soft conditions. The adsorption of hemoproteins on silica nanoparticles depicts a new sort of stress with resilience for proteins in terms of structure, dynamics and activity relationship.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

: = Les Arnajons (Le-Puy-Sainte-Réparade, Bouches-du-Rhône): a new long chambered tomb of south-east France

International audienceA new dolmen was discovered in the Bouches-du-Rhône département during surveys and test trenches performed by Inrap prior to setting up a pipeline. The archaeological potential of the structure was only assessed and the project amendment allowed avoiding a complete excavation. The monument is located on a piedmont, in the Northern part of the Bouches-du-Rhône département, approximately 15 km North-northeast of Aix-en-Provence on the edge of the Durance valley. Embedded in a pit, the structure comprises three walls and the covering slab is missing. The test trenches show that the chamber contained at least two levels of deposits. The little series of furnishings are subjected to detailed studies, particularly with regard to the lithic industry (materials, technology, microwear analysis). The furniture and the radiocarbon dating corroborate the attribution of this monument to the Final Neolithic. The discussion pertains to integrating this dolmen into megalithism in the Provence region. It looks into the issues of chronology and cultural allocation. The potential links with other types of monuments, particularly with hypogeum such as Fontvieille's, remain an fundamental source of debate.Un nouveau dolmen a été découvert dans les Bouches-du-Rhône à l'occasion de prospections et sondages réalisés par l'Inrap. Le potentiel archéologique de la structure a seulement été évalué et la modification du projet d'aménagement a permis d'en éviter la fouille. Au nord du département des Bouches-du-Rhône, en bordure de la vallée de la Durance, le monument est localisé sur un piémont. Implantée en fosse, la structure de forme trapézoïdale orientée est-ouest est matérialisée par trois murs, la dalle de couverture a disparu. Les sondages montrent que la chambre contenait au moins deux niveaux de dépôts. La petite série de mobilier fait l'objet d'études détaillées, en particulier pour l'industrie lithique (matériaux, technologie, tracéologie). Le mobilier et la datation radiocarbone confirment que le monument a été utilisé pendant les premières phases du Néolithique final. La discussion porte sur l'intégration de ce dolmen au mégalithisme provençal. Elle examine les questions de chronologie et d'attribution culturelle. Les relations avec les autres types de monuments, en particulier avec les hypogées de type Fontvieille, restent une source essentielle de débat

Structure et dynamique de la liaison hydrogène dans l'eau confinée ou aux interfaces

International audienceLorsque de l'eau est confinée dans une cavité nanométrique, ses propriétés structurales et dynamiques sont modifiées par rapport à celles de l'eau dans le volume. Les propriétés de l'eau confinée dans des oxydes présentent un intérêt à la fois fondamental et pratique, mais l'état du réseau percolatif dans ces cavités rigides est mal connu. Jusqu'à présent, la majorité des résultats a été obtenue sur de l'eau confinée dans de la matière molle. Nous présenterons ici des résultats obtenus sur la structure et la dynamique de l'eau confinée dans des systèmes rigides comme les oxydes. Pour cela, la spectroscopie infrarouge est une technique de choix, que ce soit par la grande gamme spectrale qu'elle offre (de l'infrarouge lointain, qui permet d'étudier des modes collectifs, au moyen infrarouge avec l'étude de la bande d'élongation O-H), mais aussi par la possibilité de faire des études de spectroscopie d'absorption transitoire femtoseconde qui donnent accès à la durée de vie du vibrateur O-H et à la rotation des molécules d'eau. Ces études ont été réalisées sur l'eau de surface (eau sur une surface d'alumine 1 ou à la surface d'un verre de silice 2 ,3) et l'eau confinée dans des géométries particulières, que ce soit un confinement tridimensionnel comme dans les pores de silice nanométrique 2 ou bidimensionnel comme dans les argiles 4. Les différences de comportement dynamique et de structure du réseau de liaisons hydrogène de l'eau confinée dans des systèmes « durs}) comme les oxydes ou « mous}) comme dans les échantillons biologiques (myoglobine concentrées ...) seront également discutées

Les Arnajons (Le-Puy-Sainte-Réparade, Bouches-du-Rhône) : un nouveau dolmen dans le Sud-Est de la France

Un nouveau dolmen a été découvert dans les Bouches-du-Rhône à l’occasion de prospections et sondages réalisés par l’Inrap. Le potentiel archéologique de la structure a seulement été évalué et la modification du projet d’aménagement a permis d’en éviter la fouille. Au nord du département des Bouches-du-Rhône, en bordure de la vallée de la Durance, le monument est localisé sur un piémont. Implantée en fosse, la structure de forme trapézoïdale orientée est-ouest est matérialisée par trois murs, la dalle de couverture a disparu. Les sondages montrent que la chambre contenait au moins deux niveaux de dépôts. La petite série de mobilier fait l’objet d’études détaillées, en particulier pour l’industrie lithique (matériaux, technologie, tracéologie). Le mobilier et la datation radiocarbone confirment que le monument a été utilisé pendant les premières phases du Néolithique final. La discussion porte sur l’intégration de ce dolmen au mégalithisme provençal. Elle examine les questions de chronologie et d’attribution culturelle. Les relations avec les autres types de monuments, en particulier avec les hypogées de type Fontvieille, restent une source essentielle de débat.A new dolmen was discovered in the Bouches-du-Rhône département during surveys and test trenches performed by Inrap prior to setting up a pipeline. The archaeological potential of the structure was only assessed and the project amendment allowed avoiding a complete excavation. The monument is located on a piedmont, in the Northern part of the Bouches-du-Rhône département, approximately 15 km North-northeast of Aix-en-Provence on the edge of the Durance valley. Embedded in a pit, the structure comprises three walls and the covering slab is missing. The test trenches show that the chamber contained at least two levels of deposits. The little series of furnishings are subjected to detailed studies, particularly with regard to the lithic industry (materials, technology, microwear analysis). The furniture and the radiocarbon dating corroborate the attribution of this monument to the Final Neolithic. The discussion pertains to integrating this dolmen into megalithism in the Provence region. It looks into the issues of chronology and cultural allocation. The potential links with other types of monuments, particularly with hypogeum such as Fontvieille’s, remain an fundamental source of debate

Red Clump Morphology as Evidence Against a New Intervening Stellar Population as the Primary Source of Microlensing Toward the LMC

We examine the morphology of the color-magnitude diagram (CMD) for core helium-burning (red clump) stars to test the recent suggestion by Zaritsky & Lin (1997) that an extension of the red clump in the Large Magellanic Cloud (LMC) toward brighter magnitudes is due to an intervening population of stars that is responsible for a significant fraction of the observed microlensing toward the LMC. Using our own CCD photometry of several fields across the LMC, we confirm the presence of this additional red clump feature, but conclude that it is caused by stellar evolution rather than a foreground population. We do this by demonstrating that the feature (1) is present in all our LMC fields, (2) is in precise agreement with the location of the blue loops in the isochrones of intermediate age red clump stars with the metallicity and age of the LMC, (3) has a relative density consistent with stellar evolution and LMC star formation history, and (4) is present in the Hipparcos CMD for the solar neighborhood where an intervening population cannot be invoked. Assuming there is no systematic shift in the model isochrones, which fit the Hipparcos data in detail, a distance modulus of $\mu_{LMC} = 18.3$ provides the best fit to our dereddened CMD.Comment: 21 pages LaTex (aaspp4.sty), including three tables and 9 figures (1 is .ps, 8 are .gif). Accepted for publication by Astronomical Journal on March 16, 1998. One error corrected and major revisions now lead to an even stronger argument for the stellar evolutionary origin of features in the LMC color magnitude diagram, claimed by others to be an intervening stellar population and major source of microlensing optical depth toward the LM

Low Clinical Burden of 2009 Pandemic Influenza A (H1N1) Infection during Pregnancy on the Island of La Réunion

BACKGROUND: Pregnant women have been identified as a group at risk, both for respiratory complications than for the admissions to the Intensive Care Unit (ICU) during the 2009 H1N1 influenza pandemic (pdm). The purpose of this prospective register-based cohort-study was to characterize the clinical virulence of the pdm (H1N1/09)v during pregnancy in La Réunion. METHODS/PRINCIPAL FINDINGS: Over a twelve-week pdm wave (13 July to 3 October 2009), 294 pregnant women presented with an influenza-like illness (ILI) to one of the three maternity departments of the South Reunion area, Indian Ocean. Out of these, 278 were checked by RT-PCR for influenza viruses (157 positive and 121 negative, of whom, 141 with pdm flu and 132 with ILIs of non pdm origin, 5 untyped). The median body temperature was higher in women experiencing pdm flu than in those with non pdm ILI (38.9 degrees C versus 38.3 degrees C, P<0.0001), without evidence linked to circulating viremia. Oseltamivir was given for 86% of pdm flu cases in a median time inferior than 48 hrs (range 0-7 days). The hospitalization rate for pdm flu was of 60% and not associated with underlying conditions. Six viral pneumonia and fourteen asthma attacks were observed among 84 hospitalized pdm flu cases, of whom, only one led to the ICU for an acute lung injury. No maternal death occurred during the pdm wave. None adverse pregnancy outcome was associated with pdm flu. No congenital birth defect, nor early-onset neonatal influenza infection was attributable to pdm flu exposure. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: This report mitigates substantially the presumed severity of pandemic H1N1/09 influenza infection during pregnancy. The reasons for which the clinical burden of H1N1/09 influenza virus may differ worldwide raise questions about a differential local viral-strain effect and public health preparedness, notably in timely access to special care and antiviral treatments

The Wnt Receptor Ryk Reduces Neuronal and Cell Survival Capacity by Repressing FOXO Activity During the Early Phases of Mutant Huntingtin Pathogenicity

The Wnt receptor Ryk is an evolutionary-conserved protein important during neuronal differentiation through several mechanisms, including γ-secretase cleavage and nuclear translocation of its intracellular domain (Ryk-ICD). Although the Wnt pathway may be neuroprotective, the role of Ryk in neurodegenerative disease remains unknown. We found that Ryk is up-regulated in neurons expressing mutant huntingtin (HTT) in several models of Huntington's disease (HD). Further investigation in Caenorhabditis elegans and mouse striatal cell models of HD provided a model in which the early-stage increase of Ryk promotes neuronal dysfunction by repressing the neuroprotective activity of the longevity-promoting factor FOXO through a noncanonical mechanism that implicates the Ryk-ICD fragment and its binding to the FOXO co-factor β-catenin. The Ryk-ICD fragment suppressed neuroprotection by lin-18/Ryk loss-of-function in expanded-polyQ nematodes, repressed FOXO transcriptional activity, and abolished β-catenin protection of mutant htt striatal cells against cell death vulnerability. Additionally, Ryk-ICD was increased in the nucleus of mutant htt cells, and reducing γ-secretase PS1 levels compensated for the cytotoxicity of full-length Ryk in these cells. These findings reveal that the Ryk-ICD pathway may impair FOXO protective activity in mutant polyglutamine neurons, suggesting that neurons are unable to efficiently maintain function and resist disease from the earliest phases of the pathogenic process in HD. © 2014 Tourette et al

The Third Fermi Large Area Telescope Catalog of Gamma-ray Pulsars

We present 294 pulsars found in GeV data from the Large Area Telescope (LAT) on the Fermi Gamma-ray Space Telescope. Another 33 millisecond pulsars (MSPs) discovered in deep radio searches of LAT sources will likely reveal pulsations once phase-connected rotation ephemerides are achieved. A further dozen optical and/or X-ray binary systems co-located with LAT sources also likely harbor gamma-ray MSPs. This catalog thus reports roughly 340 gamma-ray pulsars and candidates, 10% of all known pulsars, compared to $\leq 11$ known before Fermi. Half of the gamma-ray pulsars are young. Of these, the half that are undetected in radio have a broader Galactic latitude distribution than the young radio-loud pulsars. The others are MSPs, with 6 undetected in radio. Overall, >235 are bright enough above 50 MeV to fit the pulse profile, the energy spectrum, or both. For the common two-peaked profiles, the gamma-ray peak closest to the magnetic pole crossing generally has a softer spectrum. The spectral energy distributions tend to narrow as the spindown power $\dot E$ decreases to its observed minimum near $10^{33}$ erg s$^{-1}$, approaching the shape for synchrotron radiation from monoenergetic electrons. We calculate gamma-ray luminosities when distances are available. Our all-sky gamma-ray sensitivity map is useful for population syntheses. The electronic catalog version provides gamma-ray pulsar ephemerides, properties and fit results to guide and be compared with modeling results.Comment: 142 pages. Accepted by the Astrophysical Journal Supplemen