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1. Microglia states and nomenclature

Author: Rosa C. Paolicelli, Amanda Sierra, Beth Stevens, Marie-Eve Tremblay, Adriano Aguzzi, Bahareh Ajami, Ido Amit, Etienne Audinat, Ingo Bechmann, Mariko Bennett, Frederick Bennett, Alain Bessis, Knut Biber, Staci Bilbo, Mathew Blurton-Jones, Erik Boddeke, Dora Brites, Bert Brône, Guy C. Brown, Oleg Butovsky, Monica J. Carson, Bernardo Castellano, Marco Colonna, Sally A. Cowley, Colm Cunningham, Dimitrios Davalos, Philip L. De Jager, Bart de Strooper, Adam Denes, Bart J.L. Eggen, Ukpong Eyo, Elena Galea, Sonia Garel, Florent Ginhoux, Christopher K. Glass, Ozgun Gokce, Diego Gomez-Nicola, Berta González, Siamon Gordon, Manuel B. Graeber, Andrew D. Greenhalgh, Pierre Gressens, Melanie Greter, David H. Gutmann, Christian Haass, Michael T. Heneka, Frank L. Heppner, Soyon Hong, David A. Hume, Steffen Jung, Helmut Kettenmann, Jonathan Kipnis, Ryuta Koyama, Greg Lemke, Marina Lynch, Ania Majewska, Marzia Malcangio, Tarja Malm, Renzo Mancuso, Takahiro Masuda, Michela Matteoli, Barry W. McColl, Veronique E. Miron, Anna Victoria Molofsky, Michelle Monje, Eva Mracsko, Agnes Nadjar, Jonas J. Neher, Urte Neniskyte, Harald Neumann, Mami Noda, Bo Peng, Francesca Peri, V. Hugh Perry, Phillip G. Popovich, Clare Pridans, Josef Priller, Marco Prinz, Davide Ragozzino, Richard M. Ransohoff, Michael W. Salter, Anne Schaefer, Dorothy P. Schafer, Michal Schwartz, Mikael Simons, Cody J. Smith, Wolfgang J. Streit, Tuan Leng Tay, Li-Huei Tsai, Alexei Verkhratsky, Rommy von Bernhardi, Hiroaki Wake, Valérie Wittamer, Susanne A. Wolf, Long-Jun Wu, Tony Wyss-Coray, Université de Lausanne = University of Lausanne (UNIL), University of the Basque Country/Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU), Howard Hughes Medical Institute [Boston] (HHMI), Howard Hughes Medical Institute (HHMI)-Harvard Medical School [Boston] (HMS), Boston Children's Hospital, Harvard Medical School [Boston] (HMS), Centre de recherche du CHU de Québec-Université Laval (CRCHUQ), CHU de Québec–Université Laval, Université Laval [Québec] (ULaval)-Université Laval [Québec] (ULaval), McGill University = Université McGill [Montréal, Canada], University of Victoria [Canada] (UVIC), University of British Columbia [Vancouver], Universität Zürich [Zürich] = University of Zurich (UZH), Oregon Health and Science University [Portland] (OHSU), Weizmann Institute of Science [Rehovot, Israël], Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Children’s Hospital of Philadelphia (CHOP ), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AbbVie Deutschland GmbH & Co KG, Abbott GmbH & Co KG, Duke University [Durham], University of California [Irvine] (UC Irvine), University of California (UC), Universidade de Lisboa, This work was supported by grants from the Dementia Research Switzerland– Synapsis Foundation, Swiss National Science Foundation (SNSF 310030_197940), and European Research Council (ERC StGrant REMIND 804949) to R.C.P., the Spanish Ministry of Science and Innovation Competitiveness MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033 and FEDER ‘‘A way to make Europe’’ (RTI2018099267-B-I00 and RYC-2013-12817), a Tatiana Foundation award (P-048FTPGB 2018), and a Basque Government Department of Education project (PIBA 2020_1_0030) to A.S., Cure Alzheimer’s Fund and Alzheimer’s Association to B.S., the Canadian Institutes of Health Research (foundation grant 341846, project grant 461831) and Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (discovery grant RGPIN-2014-05308) to M.E.T. M.E.T. is a Tier II Canada Research Chair in Neurobiology of Aging and Cognition. This work was also funded by DFG CRC/TRR167 ‘‘NeuroMac’’ to I.A., J.P., M.P., and S.J. and by DFG SFB 1052, Project 209933838 to I.B. Australian Research Council support for project DP150104472 to M.B.G. is gratefully acknowledged., European Project: DP150104472,ARC::Discovery Projects(2015), European Project: 7469381(1974), European Project: 7244968(1972), Brown, Guy [0000-0002-3610-1730], and Apollo - University of Cambridge Repository
Subjects: Neurology & Neurosurgery, [SDV.NEU.NB]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Neurobiology, General Neuroscience, Neurosciences, Psychology, Cognitive Sciences, ddc:610, Human medicine, Microglia
Abstract: International audience; Microglial research has advanced considerably in recent decades yet has been constrained by a rolling series of dichotomies such as "resting versus activated" and "M1 versus M2." This dualistic classification of good or bad microglia is inconsistent with the wide repertoire of microglial states and functions in development, plasticity, aging, and diseases that were elucidated in recent years. New designations continuously arising in an attempt to describe the different microglial states, notably defined using transcriptomics and proteomics, may easily lead to a misleading, although unintentional, coupling of categories and functions. To address these issues, we assembled a group of multidisciplinary experts to discuss our current understanding of microglial states as a dynamic concept and the importance of addressing microglial function. Here, we provide a conceptual framework and recommendations on the use of microglial nomenclature for researchers, reviewers, and editors, which will serve as the foundations for a future white paper.
Published: 2022

2. The Diversity and Abundance of Soft Rot Pectobacteriaceae Along the Durance River Stream in the Southeast of France Revealed by Multiple Seasonal Surveys

Author: Hajar Ben Moussa, Claire Bertrand, Emma Rochelle-Newall, Sarah Fiorini, Jacques Pédron, Marie-Anne Barny, barny, marie-anne, Stratégie préemptive de surveillance de l'air et de l'eau pour anticiper l'émergence de maladies des plantes liés aux changements paysagers - - SPREE2017 - ANR-17-CE32-0004 - AAPG2017 - VALID, Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES Paris ), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), CEREEP-Ecotron Ile de France (UMS 3194), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-17-CE32-0004,SPREE,Stratégie préemptive de surveillance de l'air et de l'eau pour anticiper l'émergence de maladies des plantes liés aux changements paysagers(2017)
Subjects: Ecology, Pectobacterium, [SDV.BID.SPT] Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Systematics, Phylogenetics and taxonomy, Plant Science, [SDV.MP.BAC] Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, Dickeya, [SDV.BID.SPT]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Systematics, Phylogenetics and taxonomy, [SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, Agronomy and Crop Science, [SDV.BV.PEP] Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Phytopathology and phytopharmacy, [SDV.BV.PEP]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Phytopathology and phytopharmacy
Abstract: Although irrigation water is frequently assessed for the presence of plant pathogens, large spatial and temporal surveys that provide clues on the diversity and circulation of pathogens are missing. We evaluate the diversity of soft rot Pectobacteriaceae (SRP) of the genera Dickeya and Pectobacterium over 2 years in a temperate, mixed-use watershed. The abundance of isolated strains correlates with the agricultural gradient along the watershed with a positive correlation found with temperature, nitrate, and dissolved organic carbon water concentration. We characterized 582 strains by amplification and sequencing of the gapA gene. Multilocus sequence analysis, performed with three housekeeping genes for 99 strains, and core genome analysis of 38 sequenced strains, confirmed for all the strains but one, the taxonomic assignation obtained with the sole gapA sequence. Pectobacterium spp. (549 isolates) were far more abundant than Dickeya spp. (33 isolates). Dickeya spp. were only observed in the lower part of the river when water temperature was >19°C, and we experimentally confirmed a decreased fitness of several Dickeya spp. at 8°C in river water. D. oryzae dominates the Dickeya spp. and P. versatile and P. aquaticum dominate the Pectobacterium spp., but their repartition along the watershed was different, with P. versatile being the only species regularly recovered all along the watershed. Excepting P. versatile, the Dickeya and Pectobacterium spp. responsible for disease outbreak on crops were less abundant or rarely detected. This work sheds light on the various ecological behaviors of different SRP types in stream water and indicates that SRP occupation is geographically structured.
Published: 2022

3. Open science resources from the Tara Pacific expedition across coral reef and surface ocean ecosystems

Author: Fabien Lombard, Guillaume Bourdin, Stéphane Pesant, Sylvain Agostini, Alberto Baudena, Emilie Boissin, Nicolas Cassar, Megan Clampitt, Pascal Conan, Ophélie Da Silva, Céline Dimier, Eric Douville, Amanda Elineau, Jonathan Fin, J. Michel Flores, Jean François Ghiglione, Benjamin C.C. Hume, Laetitia Jalabert, Seth G. John, Rachel L. Kelly, Ilan Koren, Yajuan Lin, Dominique Marie, Ryan McMinds, Zoé Mériguet, Nicolas Metzl, David A. Paz-García, Maria Luiza Pedrotti, Julie Poulain, Mireille Pujo-Pay, Joséphine Ras, Gilles Reverdin, Sarah Romac, Alice Rouan, Eric Röttinger, Assaf Vardi, Christian R. Voolstra, Clémentine Moulin, Guillaume Iwankow, Bernard Banaigs, Chris Bowler, Colomban de Vargas, Didier Forcioli, Paola Furla, Pierre E. Galand, Eric Gilson, Stéphanie Reynaud, Shinichi Sunagawa, Matthew B. Sullivan, Olivier Thomas, Romain Troublé, Rebecca Vega Thurber, Patrick Wincker, Didier Zoccola, Denis Allemand, Serge Planes, Emmanuel Boss, Gaby Gorsky, Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), University of Maine, European Molecular Biology Laboratory [Hinxton], Shimoda Marine Research Center, Université de Tsukuba = University of Tsukuba, Centre de recherches insulaires et observatoire de l'environnement (CRIOBE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nicholas School of the Environment, Duke University [Durham], Laboratoire des Sciences de l'Environnement Marin (LEMAR) (LEMAR), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche sur le Cancer et le Vieillissement (IRCAN), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA), Institut Fédératif de Recherche - Ressources Marines (IFR MARRES), Université Côte d'Azur (UCA), Laboratoire International Associé Réponse des Organismes et Populations face au Stress Environnemental - Université Côte d’Azur - Centre Scientifique de Monaco (LIA ROPSE), Université Côte d’Azur - Centre Scientifique de Monaco, Laboratoire d'Océanographie Microbienne (LOMIC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Banyuls (OOB), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), OSU Stations marines (STAMAR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Géochrononologie Traceurs Archéométrie (GEOTRAC), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cycles biogéochimiques marins : processus et perturbations (CYBIOM), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Weizmann Institute of Science [Rehovot, Israël], Universität Konstanz, Department of Earth Sciences [USC Los Angeles], University of Southern California (USC), Station biologique de Roscoff (SBR), Maison de la Modélisation, de la Simulation et des Interactions [Sophia-Antipolis] (MSI), Oregon State University (OSU), Centro de Investigaciones Biologicas del Noroeste [Mexico] (CONACYT-CIBNOR), Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología [Mexico] (CONACYT), Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Processus et interactions de fine échelle océanique (PROTEO), Tara Ocean Foundation, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Ecogéochimie des environnements benthiques (LECOB), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Banyuls (OOB), Centre Scientifique de Monaco (CSM), Ohio State University [Columbus] (OSU), Institute of Microbiology and Swiss Institute of Bioinformatics, Martin Ryan Institute, and National University of Ireland [Galway] (NUI Galway)
Subjects: [SDU]Sciences of the Universe [physics], Ecosystem ecology, Biodiversity
Abstract: The Tara Pacific expedition (2016-2018) sampled coral ecosystems around 32 islands in the Pacific Ocean and the ocean surface waters at 249 locations, resulting in the collection of nearly 58,000 samples. The expedition was designed to systematically study warm coral reefs and included the collection of corals, fish, plankton, and seawater samples for advanced biogeochemical, molecular, and imaging analysis. Here we provide a complete description of the sampling methodology, and we explain how to explore and access the different datasets generated by the expedition. Environmental context data were obtained from taxonomic registries, gazetteers, almanacs, climatologies, operational biogeochemical models, and satellite observations. The quality of the different environmental measures has been validated not only by various quality control steps but also through a global analysis allowing the comparison with known environmental large-scale structures. Such a wide released datasets opens the perspective to address a wide range of scientific questions.
Published: 2023

4. Step by step: cells with multiple functions in cortical circuit assembly

Author: Sonia GAREL, Rosa Cossart, Institut de Neurobiologie de la Méditerranée [Aix-Marseille Université] (INMED - INSERM U1249), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Laboratoire Kastler Brossel (LKB [Collège de France]), Fédération de recherche du Département de physique de l'Ecole Normale Supérieure - ENS Paris (FRDPENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), and Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: General Neuroscience, [SDV.NEU]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract: International audience
Published: 2022

5. Diatom phytochromes integrate the entire visible light spectra for photosensing in marine environments

Author: Carole Duchêne, Jean-Pierre Bouly, Juan José Pierella Karlusich, Julien Sellés, Benjamin Bailleul, Chris Bowler, Maurizio Ribera d’Alcalà, Angela Falciatore, Marianne Jaubert, Biologie du chloroplaste et perception de la lumière chez les micro-algues, Institut de biologie physico-chimique (IBPC (FR_550)), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), GBMF4981.01KR1661/20-1MITI interdisciplinary programFondation Bettencourt-Schueller (Coups d’élan pour la recherche francaise-2018), ANR-11-LABX-0011,DYNAMO,Dynamique des membranes transductrices d'énergie : biogénèse et organisation supramoléculaire.(2011), ANR-20-CE20-0024,CLIMA-CLOCK,Photopériodisme chez des microalgues ubiquistes modèles du phytoplancton marin : mécanismes moléculaires et sensibilité à l'augmentation de la température de l'océan(2020), ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011), ANR-19-CE20-0020,BrownCut,Elucidation des gènes spécifiques de la photosynthèse chez les diatomées(2019), ANR-21-CE02-0021,Dim,Croissance des micro-algues à très faibles lumières sous la banquise arctique à la sortie de la nuit polaire, et rôle dans l'inoculation du bloom printanier(2021), Jaubert, Marianne, Dynamique des membranes transductrices d'énergie : biogénèse et organisation supramoléculaire. - - DYNAMO2011 - ANR-11-LABX-0011 - LABX - VALID, Photopériodisme chez des microalgues ubiquistes modèles du phytoplancton marin : mécanismes moléculaires et sensibilité à l'augmentation de la température de l'océan - - CLIMA-CLOCK2020 - ANR-20-CE20-0024 - AAPG2020 - VALID, Biotech - Bioressources - Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques - - OCEANOMICS2011 - ANR-11-BTBR-0008 - BTBR - VALID, Elucidation des gènes spécifiques de la photosynthèse chez les diatomées - - BrownCut2019 - ANR-19-CE20-0020 - AAPG2019 - VALID, and Croissance des micro-algues à très faibles lumières sous la banquise arctique à la sortie de la nuit polaire, et rôle dans l'inoculation du bloom printanier - - Dim2021 - ANR-21-CE02-0021 - AAPG2021 - VALID
Subjects: [SDV] Life Sciences [q-bio], [SDV]Life Sciences [q-bio]
Abstract: Aquatic life is strongly structured by light gradients, with gradual decrease in light intensity and differential attenuation of sunlight wavelengths with depth. How phytoplankton perceive these variations is unknown. By providing the firstin vivoquantitative assessment of the action of marine diatom phytochrome photoreceptors (DPH), we show that they efficiently trigger photoreversible responses across the entire light spectrum, unlike current models of phytochrome photosensing. The distribution and activity of DPHs in the environment indicate that they are extremely sensitive detectors of spectral light variations related to depth and optical properties of the water column in temperate and polar oceans, revealing a completely novel view of how light is perceived in the marine environment.
Published: 2023

6. Implications of Drift and Rapid Evolution on Negative Niche Construction

Author: Nguyen Pl, Costa M, Loeuille N, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Mathématiques de Toulouse UMR5219 (IMT), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES Paris ), and Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Subjects: Consumption (economics), [SDV.EE]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment, education.field_of_study, Natural selection, Natural resource economics, Population, Tragedy of the commons, Ecological inheritance, Common good, Niche construction, Lead (geology), Economics, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, education
Abstract: Organisms throughout their lives constantly modify their surrounding environment; such activities are often termed niche construction. An important property of niche construction is that its consequences can persist for a long period of time and several subsequent generations can be affected. This phenomenon is described as a time lag in niche construction, or ecological inheritance.Studies have suggested that time lag in niche construction can help avoiding the tragedy of the commons. In other words, it can lead to evolution of contribution to a common good, which is associated with positive niche construction, or to the limitation of a common bad, which is associated with negative niche construction.In this article, we will study the evolutionary consequences of incorporating time lags in a negative niche construction process: waste production. We consider a population that extrudes waste into its environment as it consumes resources to grow and reproduce. Higher consumption rates can lead to higher waste production. Individuals that adopt this selfish strategy are expected to be selected as toxic effects are equally shared among all individuals.We show that indeed this tragedy of the commons persists in many cases and selfish strategies evolve in general. When evolution is rapid and intragenerational time lag is incorporated, however, selfish strategies are no longer favoured and strategies resulting in less waste production can be selected. Importantly, heavy pollution results in smaller population sizes, so that drift becomes more important than natural selection and limits the evolution of higher waste production.
Published: 2023

7. Genome structures resolve the early diversification of teleost fishes

Author: Elise Parey, Alexandra Louis, Jerome Montfort, Olivier Bouchez, Céline Roques, Carole Iampietro, Jerome Lluch, Adrien Castinel, Cécile Donnadieu, Thomas Desvignes, Christabel Floi Bucao, Elodie Jouanno, Ming Wen, Sahar Mejri, Ron Dirks, Hans Jansen, Christiaan Henkel, Wei-Jen Chen, Margot Zahm, Cédric Cabau, Christophe Klopp, Andrew W. Thompson, Marc Robinson-Rechavi, Ingo Braasch, Guillaume Lecointre, Julien Bobe, John H. Postlethwait, Camille Berthelot, Hugues Roest Crollius, Yann Guiguen, Laboratoire de Physiologie et Génomique des Poissons (LPGP), Structure Fédérative de Recherche en Biologie et Santé de Rennes ( Biosit : Biologie - Santé - Innovation Technologique )-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Génome et Transcriptome - Plateforme Génomique ( GeT-PlaGe), Plateforme Génome & Transcriptome (GET), Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Génopole Toulouse Midi-Pyrénées [Auzeville] (GENOTOUL), Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), University of Oregon [Eugene], Université de Lausanne = University of Lausanne (UNIL), Swiss Institute of Bioinformatics [Lausanne] (SIB), Hunan Normal University (HNU), Florida Atlantic University [Boca Raton], Future Genomics Technologies, Universiteit Leiden, Norwegian University of Life Sciences (NMBU), National Taiwan University [Taiwan] (NTU), Génétique Physiologie et Systèmes d'Elevage (GenPhySE ), Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-École nationale supérieure agronomique de Toulouse (ENSAT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Système d'Information des GENomes des Animaux d'Elevage (SIGENAE), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Unité de Mathématiques et Informatique Appliquées de Toulouse (MIAT INRAE), Western Michigan University [Kalamazoo], Michigan State University [East Lansing], Michigan State University System, Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB ), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), Génomique fonctionnelle comparative - Comparative functional genomics, Institut Pasteur [Paris] (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), This work was supported by the Agence Nationale de la Recherche, France (ANR) on the GenoFish project, 2016–2021 (grant No. ANR-16-CE12-003) to H.R.C., C.B., J.B., J.H.P., M.R.C., and Y.G., and by France Génomique National infrastructure, funded as part of 'Investissement d’avenir' program managed by ANR (grant No. ANR-10-INBS-09) to C.D. Part of the fellowship to E.P. was supported by funds from the European Union Horizon 2020 research and innovation program under Grant Agreement No 817923 (AQUA-FAANG). M.R.-R. was supported by the Swiss National Science Foundation grant 31003A_173048. J.H.P and I.B were supported by the National Institutes of Health under grant agreement No. R01OD011116. W.J.C. was supported by MOST grants No. 111-2611-M-002-025, 110-2611-M-002-013, and 108-2611-M-002-012-MY2., ANR-16-CE12-0035,GenoFish,Evolution des génes et des génomes après duplication compléte(2016), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), European Project: 817923,H2020,H2020-EU.3.2.1.1., H2020-EU.3.2.3.1.,AQUA-FAANG(2019), DYnamique et Organisation des GENomes - Equipe de l'IBENS (DYOGEN), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris, Institute of Oceanography [Taipei], Plateforme Bio-Informatique - Génotoul, Université de Toulouse (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Unité de Mathématiques et Informatique Appliquées de Toulouse (MIAT INRAE), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-BioInfOmics, Génétique des génomes - Genetics of Genomes (UMR 3525), Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Swiss National Science Foundation grant 31003A_173048, National Institute of Health under grant agreement No R01OD011116, and Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)
Subjects: Animals, Zebrafish/genetics, Fishes/genetics, Eels/genetics, Biological Evolution, Phylogeny, Genome, Evolution, Molecular, Multidisciplinary, [SDV]Life Sciences [q-bio], [SDV.BA.ZV]Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Vertebrate Zoology, [SDV.BID]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity
Abstract: Accurate species phylogenies are a prerequisite for evolutionary research. Teleosts are by far the largest and the most diversified group of extant vertebrates, but relationships among the three oldest lineages of extant teleosts remain unresolved. Based on seven high-quality new genome assemblies in Elopomorpha (tarpons, eels), we revisited the topology of the deepest branches of the teleost phylogeny using independent gene sequence and chromosomal rearrangement phylogenomic approaches. These analyses converged to a single scenario that unambiguously places the Elopomorpha and Osteoglossomorpha (bony-tongues) in a monophyletic group sister to all other teleosts, i.e., the Clupeocephala lineage. This finding resolves over 50 years of controversy on the evolutionary relationships of these lineages and highlights the power of combining different levels of genome-wide information to solve complex phylogenies.One-Sentence SummaryWhole-genome analyses place Elopomorpha (tarpons, eels) and Osteoglossomorpha (bony-tongues) as sister groups at the deepest branching of crown teleosts.
Published: 2023

8. Lizards from warm and declining populations are born with extremely short telomeres

Author: Andréaz Dupoué, Pauline Blaimont, Frédéric Angelier, Cécile Ribout, David Rozen-Rechels, Murielle Richard, Donald Miles, Pierre de Villemereuil, Alexis Rutschmann, Arnaud Badiane, Fabien Aubret, Olivier Lourdais, Sandrine Meylan, Julien Cote, Jean Clobert, Jean-François Le Galliard, Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES Paris ), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Laboratoire des Sciences de l'Environnement Marin (LEMAR) (LEMAR), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Rider University, Centre d'Études Biologiques de Chizé - UMR 7372 (CEBC), La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale (SETE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Agrobiosciences, Interactions et Biodiversité (FR AIB), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ohio University, Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB ), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), Evolution et Diversité Biologique (EDB), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), CEREEP-Ecotron Ile de France (UMS 3194), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-13-JSV7-0011,DESTRESS,Dégradation de l'habitat et stress hormonal : combiner théorie physiologique et biologie de la conservation(2013), ANR-17-CE02-0013,AQUATHERM,Rôles de la régulation hydrique et thermique dans les réponses écologiques au changement climatique(2017), European Project: 87779,ECOFEED, European Project, Le Galliard, Jean-François, Jeunes Chercheuses et Jeunes Chercheurs - Dégradation de l'habitat et stress hormonal : combiner théorie physiologique et biologie de la conservation - - DESTRESS2013 - ANR-13-JSV7-0011 - JC - VALID, Rôles de la régulation hydrique et thermique dans les réponses écologiques au changement climatique - - AQUATHERM2017 - ANR-17-CE02-0013 - AAPG2017 - VALID, ECOFEED - ECOFEED - 0000-00-00 - 0000-00-00 - 87779 - VALID, Interreg POCTEFA ECTOPYR - INCOMING, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Subjects: Risk, Aging, Multidisciplinary, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, Reproduction, aging, Population Dynamics, Lizards, ectotherms, Telomere, telomeres, Extinction, Biological, Global Warming, life-history tradeoffs, [SDE.BE] Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, [SDE.MCG] Environmental Sciences/Global Changes, [SDV.BA.ZV]Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Vertebrate Zoology, Animals, [SDV.BA.ZV] Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Vertebrate Zoology, Female, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Telomere Shortening, population extinction
Abstract: Aging is the price to pay for acquiring and processing energy through cellular activity and life history productivity. Climate warming can exacerbate the inherent pace of aging, as illustrated by a faster erosion of protective telomere DNA sequences. This biomarker integrates individual pace of life and parental effects through the germline, but whether intra- and intergenerational telomere dynamics underlies population trends remains an open question. Here, we investigated the covariation between life history, telomere length (TL), and extinction risk among three age classes in a cold-adapted ectotherm ( Zootoca vivipara ) facing warming-induced extirpations in its distribution limits. TL followed the same threshold relationships with population extinction risk at birth, maturity, and adulthood, suggesting intergenerational accumulation of accelerated aging rate in declining populations. In dwindling populations, most neonates inherited already short telomeres, suggesting they were born physiologically old and unlikely to reach recruitment. At adulthood, TL further explained females’ reproductive performance, switching from an index of individual quality in stable populations to a biomarker of reproductive costs in those close to extirpation. We compiled these results to propose the aging loop hypothesis and conceptualize how climate-driven telomere shortening in ectotherms may accumulate across generations and generate tipping points before local extirpation.
Published: 2023

9. Bottlenecks can constrain and channel evolutionary paths

Author: Jasmine Gamblin, Sylvain Gandon, François Blanquart, Amaury Lambert, Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CIRB), Labex MemoLife, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Collège de France (CdF (institution))-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre d’Ecologie Fonctionnelle et Evolutive (CEFE), Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Sud])-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM), Infection, Anti-microbiens, Modélisation, Evolution (IAME (UMR_S_1137 / U1137)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)-Université Sorbonne Paris Nord, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Blanquart, François, and Université Paul-Valéry - Montpellier 3 (UPVM)-École Pratique des Hautes Études (EPHE)
Subjects: [SDV] Life Sciences [q-bio], [SDV]Life Sciences [q-bio], Genetics
Abstract: Population bottlenecks are commonplace in experimental evolution, specifically in serial passaging experiments where microbial populations alternate between growth and dilution. Natural populations also experience such fluctuations caused by seasonality, resource limitation, or host-to-host transmission for pathogens. Yet, how unlimited growth with periodic bottlenecks influence the adaptation of populations is not fully understood. Here, we study theoretically the effects of bottlenecks on the accessibility of evolutionary paths and on the rate of evolution. We model an asexual population evolving on a minimal fitness landscape consisting of two types of beneficial mutations with the empirically supported trade-off between mutation rate and fitness advantage, in the regime where multiple beneficial mutations may segregate simultaneously. In the limit of large population sizes and small mutation rates, we show the existence of a unique most likely evolutionary scenario, determined by the size of the wild-type population at the beginning and at the end of each cycle. These two key demographic parameters determine which adaptive paths may be taken by the evolving population by controlling the supply of mutants during growth and the loss of mutants at the bottleneck. We do not only show that bottlenecks act as a deterministic control of evolutionary paths but also that each possible evolutionary scenario can be forced to occur by tuning demographic parameters. This work unveils the effects of demography on adaptation of periodically bottlenecked populations and can guide the design of evolution experiments.
Published: 2023

10. Phylogenetic modeling of enhancer shifts in African mole-rats reveals regulatory changes associated with tissue-specific traits

Author: Elise Parey, Stephanie Frost, Ainhoa Uribarren, Thomas J. Park, Markus Zoettl, Ewan St. John Smith, Camille Berthelot, Diego Villar, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University College of London [London] (UCL), Queen Mary University of London (QMUL), Cancer Research UK Cambridge Institute [Cambridge, Royaume-Uni] (CRUK), University of Cambridge [UK] (CAM), University of Illinois [Chicago] (UIC), University of Illinois System, Linnaeus University, Institut Pasteur [Paris] (IP), This project has been funded by the British Heart Foundation (Fellowship FS/18/39/33684 to D.V.), the Royal Society (RGS\R2\202330 to D.V.), the European Research Council (ERC) under the European Union ! s Horizon 2020 research and innovation programme (grant agreement No 851360 to C.B.), Cancer Research UK (travel grants C46232/A15517 and 22761 to D.V.), and the European Molecular Biology Organisation (Short-term Fellowship to 725 D.V.). E.P. is supported by a Newton International Fellowship from the Royal Society (NIF\R1\222125)., and Berthelot, Camille
Subjects: [SDV.GEN.GA]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Animal genetics, [SDV.GEN.GA] Life Sciences [q-bio]/Genetics/Animal genetics
Abstract: Changes in gene regulation have long been thought to underlie most phenotypic differences between species. Subterranean rodents, and in particular the naked mole-rat, have attracted substantial attention due to their proposed phenotypic adaptations, which include hypoxia tolerance, metabolic changes and cancer resistance. However, it is largely unknown what regulatory changes may associate with these phenotypic traits, and whether these are unique to the naked mole-rat, the mole-rat clade or also present in other mammals. Here, we investigate regulatory evolution in heart and liver from two African mole-rat species and two rodent outgroups using genome-wide epigenomic profiling.First, we adapted and applied a phylogenetic modeling approach to quantitatively compare epigenomic signals at orthologous regulatory elements, and identified thousands of promoter and enhancer regions with differential epigenomic activity in mole-rats. These elements associate with known mole-rat adaptation in metabolic and functional pathways, and suggest candidate genetic loci that may underlie mole-rat innovations. Second, we evaluated ancestral and species-specific regulatory changes in the study phylogeny, and report several candidate pathways experiencing stepwise remodeling during the evolution of mole-rats – such as the insulin and hypoxia response pathways. Third, we report non-orthologous regulatory elements overlap with lineage-specific repetitive elements and appear to modify metabolic pathways by rewiring of HNF4 and RAR/RXR transcription factor binding sites in mole-rats.These comparative analyses reveal how mole-rat regulatory evolution informs previously reported phenotypic adaptations. Moreover, the phylogenetic modeling framework we propose here improves upon the state-of-the-art by addressing known limitations of inter-species comparisons of epigenomic profiles, and has broad implications in the field of comparative functional genomics.
Published: 2023

11. PlantACT! – how to tackle the climate crisis

Author: Hirt, Heribert, Al-Babili, Salim, Almeida-Trapp, Marilia, Antoine, Martin, Aranda, Manuel, Bartels, Dorothea, Bennett, Malcolm, Blilou, Ikram, Boer, Damian, Boulouis, Alix, Bowler, Chris, Brunel-Muguet, Sophie, Chardon, Fabien, Colcombet, Jean, Colot, Vincent, Daszkowska-Golec, Agata, Dinneny, Jose, Field, Ben, Froehlich, Katja, Gardener, Catherine, Gojon, Alain, Gomès, Eric, Álvarez, Eva María Gómez, Gutierrez, Crisanto, Havaux, Michel, Hayes, Scott, Heard, Edith, Hodges, Michael, Alghamdi, Amal Khalaf, Laplaze, Laurent, Lauersen, Kyle, Leonhard, Nathalie, Johnson, Xenie, Jones, Jonathan, Kollist, Hannes, Kopriva, Stanislav, Krapp, Anne, Masson, Mauricio Lopez-Portillo, Mccabe, Matthew, Merendino, Livia, Molina, Antonio, Moreno Ramirez, Jose, Müller-Röber, Bernd, Nicolas, Michaël, Nir, Ido, Orduna, Izamar Olivas, Pardo-Tomás, José, Reichheld, Jean-Philippe, Egea, Pedro Luis Rodriguez, Rouached, Hatem, Saad, Maged, Schlögelhofer, Peter, Singh, Kirti, de Smet, Ive, Stanschewski, Clara, Stra, Alice, Tester, Mark, Walshe, Catherine, Weber, Andreas, Weigel, Detlef, Wigge, Philip, Wrzaczek, Michael, Wulff, Brande, Young, Iain, Weber, Andreas P.M., King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Biological and Environmental Sciences and Engineering Division [Thuwal, Arabie saoudite] (BESE), Division of Biological and Environmental Sciences and Engineering, Bioscience Core Labs, Institut des Sciences des Plantes de Montpellier (IPSIM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM), Red Sea Research Centre (RSRC), IMBIO, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Centre for Plant Integrative Biology [Nothingham] (CPIB), University of Nottingham, UK (UON), Wageningen University and Research Centre (WUR), Physiologie membranaire et moléculaire du chloroplaste (PMMC), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecophysiologie Végétale, Agronomie et Nutritions (EVA), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Ecophysiologie Végétale, Agronomie et Nutritions NCS (EVA), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Laboratoire des interactions plantes micro-organismes (LIPM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB), AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut des Sciences des Plantes de Paris-Saclay (IPS2 (UMR_9213 / UMR_1403)), Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Biologie moléculaire des organismes photosynthétiques (UMR8186), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Ecophysiologie et Génomique Fonctionnelle de la Vigne (UMR EGFV), Université de Bordeaux (UB)-Institut des Sciences de la Vigne et du Vin (ISVV)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Photosynthèse & Environnement (P&E), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Institute of Plant Sciences Paris-Saclay, Institut de Recherche pour le Développement (IRD en Occitanie) (IRD (Occitanie)), Laboratoire Génome et développement des plantes (LGDP), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Plant Mineral Nutrition: Sensing, Signaling, and Transport, Plant & Soil Sciences Building
Subjects: water use efficiency, food safety, greenhouse gas emission, climate change, [SDV]Life Sciences [q-bio], [SDV.BV]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology, Biology and Life Sciences, Plant Science, carbon sequestration, nitrogen use efficiency, agriculture
Abstract: International audience; Greenhouse gas (GHG) emissions have created a global climate crisis which requires immediate interventions to mitigate the negative effects on all aspects of life on this planet. As current agriculture and land use contributes up to 25% of total GHG emissions, plant scientists take center stage in finding possible solutions for a transition to sustainable agriculture and land use. In this article, the PlantACT! (Plants for climate ACTion!) initiative of plant scientists lays out a road map of how and in which areas plant scientists can contribute to finding immediate, mid-term, and long-term solutions, and what changes are necessary to implement these solutions at the personal, institutional, and funding levels.
Published: 2023

12. Single-cytosine methylation at W-boxes repels binding of WRKY transcription factors through steric hindrance

Author: Magali Charvin, Thierry Halter, Romain Blanc-Mathieu, Pierre Barraud, Magali Aumont-Nicaise, François Parcy, Lionel Navarro, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Régulateurs du développement de la fleur (Flo_RE ), Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Expression Génétique Microbienne (EGM (UMR_8261 / FRE_3630)), Institut de biologie physico-chimique (IBPC (FR_550)), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-18-CE20-0020,NEPHRON,Analyse génétique et moléculaire de l'immunité de l'hydathode et du système vasculaire(2018), ANR-17-CE20-0014,UbiFlor,Comment l'ubiquitination permet à LEAFY de créer les fleurs(2017), ANR-10-INBS-0005,FRISBI,Infrastructure Française pour la Biologie Structurale Intégrée(2010), and ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017)
Subjects: MESH: DNA Methylation, MESH: Plant Proteins, Physiology, Genetics, MESH: DNA, MESH: Arabidopsis, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Plant Science, MESH: Transcription Factors, MESH: Amino Acid Sequence, MESH: Gene Expression Regulation, Plant
Abstract: DNA methylation is an epigenetic mark that fine-tunes gene expression, notably by negatively or positively regulating transcription factor (TF)-DNA binding. In plants, DNA methylation has primarily been shown to inhibit TF-DNA binding. However, little is known about the underlying mechanisms. Here, we show that DNA methylation decreases the binding of several Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) WRKY TFs to their genomic regions and their binding sites in vitro. We also provide evidence that DNA methylation at a single cytosine located in a functional core W-box motif repels DNA binding of AtWRKY40 in vitro. Using structural modelling, we further demonstrate that this cytosine interacts through van der Waals contacts with the conserved tyrosine of WRKY-DNA binding domains. Importantly, our model predicts steric hindrance when a 5-methyl group is present on this specific cytosine, thereby likely preventing tight binding of WRKY-DNA binding domains. Finally, because the WRKY motif and the residues involved in DNA contacts are conserved across Arabidopsis and rice (Oryza sativa) WRKY TFs, we propose that this methylation-dependent WRKY-DNA binding inhibitory mechanism could be widespread across plant species.
Published: 2023

13. From Behaviour to Complex Communities: Resilience to Anthropogenic Noise in a Fish-Induced Trophic Cascade

Author: Emilie Rojas, Mélanie Gouret, Simon Agostini, Sarah Fiorini, Paulo Fonseca, Gérard Lacroix, Vincent Médoc, Centre de recherche en neurosciences de Lyon - Lyon Neuroscience Research Center (CRNL), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEREEP-Ecotron Ile de France (UMS 3194), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidade de Lisboa, and Lacroix, Gérard
Subjects: [SDE] Environmental Sciences, [SDV] Life Sciences [q-bio], [SDV]Life Sciences [q-bio], [SDE]Environmental Sciences
Abstract: SUMMARYSound emissions from human activities represent a pervasive environmental stressor. Individual responses in terms of behaviour, physiology or anatomy are well documented but whether they propagate through nested ecological interactions to alter complex communities needs to be better understood. This is even more relevant for freshwater ecosystems that harbour a disproportionate fraction of biodiversity but receive less attention than marine and terrestrial systems. We conducted a mesocosm investigation to study the effect of chronic exposure to motorboat noise on the dynamics of a freshwater community including phytoplankton, zooplankton, and roach as a planktivorous fish. As expected under the trophic cascade hypothesis, roach predation induced structural changes in the planktonic communities. Surprisingly, although roach changed their feeding behaviour in response to noise, the dynamics of the roach-dominated planktonic communities did not differ between noisy and noiseless mesocosms. This suggests that the top-down structuring influence of roach on planktonic communities might be resilient to noise and reveals the difficulties on extrapolating impacts form individual responses to complex communities.
Published: 2023

14. Optimal transport improves cell–cell similarity inference in single-cell omics data

Author: Laura Cantini, Huizing G, Gabriel Peyré, Institut de biologie de l'Ecole Normale Supérieure (IBENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Ecole Normale Supérieure, Université Marien Ngouabi, Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-20-CE45-0015,scMOmix,Méthodes pour l'intégration de données multi-omiques en cellule-unique(2020), Cantini, Laura, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Analyse (DMA), Département de Mathématiques et Applications - ENS Paris (DMA), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Méthodes pour l'intégration de données multi-omiques en cellule-unique - - scMOmix2020 - ANR-20-CE45-0015 - AAPG2020 - VALID, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, ANR-19-P3IA-0001,PRAIRIE,PaRis Artificial Intelligence Research InstitutE(2019), and PaRis Artificial Intelligence Research InstitutE - - PRAIRIE2019 - ANR-19-P3IA-0001 - P3IA - VALID
Subjects: Statistics and Probability, [SDV]Life Sciences [q-bio], Inference, [MATH] Mathematics [math], Biochemistry, 03 medical and health sciences, symbols.namesake, 0302 clinical medicine, Similarity (network science), [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], [MATH]Mathematics [math], Molecular Biology, 030304 developmental biology, Profiling (computer programming), 0303 health sciences, [SDV.BIBS] Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], business.industry, Pattern recognition, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], Pearson product-moment correlation coefficient, 3. Good health, [STAT] Statistics [stat], Computer Science Applications, [SDV] Life Sciences [q-bio], [STAT]Statistics [stat], Identification (information), Computational Mathematics, Computational Theory and Mathematics, Metric (mathematics), Benchmark (computing), symbols, Probability distribution, [SDV.BBM.GTP] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Artificial intelligence, business, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract: Motivation High-throughput single-cell molecular profiling is revolutionizing biology and medicine by unveiling the diversity of cell types and states contributing to development and disease. The identification and characterization of cellular heterogeneity are typically achieved through unsupervised clustering, which crucially relies on a similarity metric. Results We here propose the use of Optimal Transport (OT) as a cell–cell similarity metric for single-cell omics data. OT defines distances to compare high-dimensional data represented as probability distributions. To speed up computations and cope with the high dimensionality of single-cell data, we consider the entropic regularization of the classical OT distance. We then extensively benchmark OT against state-of-the-art metrics over 13 independent datasets, including simulated, scRNA-seq, scATAC-seq and single-cell DNA methylation data. First, we test the ability of the metrics to detect the similarity between cells belonging to the same groups (e.g. cell types, cell lines of origin). Then, we apply unsupervised clustering and test the quality of the resulting clusters. OT is found to improve cell–cell similarity inference and cell clustering in all simulated and real scRNA-seq data, as well as in scATAC-seq and single-cell DNA methylation data. Availability and implementation All our analyses are reproducible through the OT-scOmics Jupyter notebook available at https://github.com/ComputationalSystemsBiology/OT-scOmics. Supplementary information Supplementary data are available at Bioinformatics online.
Published: 2022

15. CADPS functional mutations in patients with bipolar disorder increase the sensitivity to stress

Author: Jérémy Sitbon, Dennis Nestvogel, Caroline Kappeler, Aude Nicolas, Stephanie Maciuba, Annabelle Henrion, Réjane Troudet, Elisa Courtois, Gaël Grannec, Violaine Latapie, Caroline Barau, Philippe Le Corvoisier, Nicolas Pietrancosta, Chantal Henry, Marion Leboyer, Bruno Etain, Marika Nosten-Bertrand, Thomas F. J. Martin, JeongSeop Rhee, Stéphane Jamain, Institut Mondor de Recherche Biomédicale (IMRB), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-IFR10-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12), Fondation FondaMental [Créteil], Max Planck Institute of Experimental Medicine [Göttingen] (MPI), Max-Planck-Gesellschaft, University of Wisconsin-Madison, Institut du Fer à Moulin (IFM - Inserm U1270 - SU), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU), Plateforme de Ressources Biologiques [Henri Mondor AP-HP, Créteil] (PRB), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-CHU Henri Mondor, Centre d'Investigation Clinique Henri Mondor (CIC Henri Mondor), Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Henri Mondor-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12), Laboratoire des biomolécules (LBM UMR 7203), Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Chimie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Groupe Henri Mondor-Albert Chenevier, Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Henri Mondor-Hôpital Albert Chenevier, Hôpitaux Universitaire Saint-Louis, Lariboisière, Fernand-Widal, Université Sorbonne Paris Cité (USPC), Optimisation thérapeutique en Neuropsychopharmacologie (OPTeN (UMR_S_1144 / U1144)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité), IMRB - 'Neuropsychiatrie translationnelle' [Créteil] (U955 Inserm - UPEC), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-IFR10-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-IFR10-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12), IMRB - 'NeuroPsychologie Interventionnelle' [Créteil] (U955 Inserm - UPEC), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Chimie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Systèmes glutamatergiques normaux et pathologiques = Normal and Pathologic Glutamatergic Neurons (NPS), Neuroscience Paris Seine (NPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Analyse, Interactions Moléculaires et Cellulaires (LBM-E2), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), and Jamain, Stéphane
Subjects: Bipolar Disorder, Neuronal Plasticity, [SDV.NEU.NB]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Neurobiology, [SDV.MHEP.PSM] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Psychiatrics and mental health, Calcium-Binding Proteins, [SDV.NEU.NB] Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Neurobiology, Vesicular Transport Proteins, Nerve Tissue Proteins, [SDV.GEN.GH] Life Sciences [q-bio]/Genetics/Human genetics, Exocytosis, Mice, Cellular and Molecular Neuroscience, Psychiatry and Mental health, [SDV.GEN.GH]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Human genetics, [SDV.MHEP.PSM]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Psychiatrics and mental health, Mutation, Animals, Humans, Calcium, Molecular Biology
Abstract: International audience; Bipolar disorder is a severe and chronic psychiatric disease resulting from a combination of genetic and environmental risk factors. Here, we identified a significant higher mutation rate in a gene encoding the calcium-dependent activator protein for secretion (CADPS) in 132 individuals with bipolar disorder, when compared to 184 unaffected controls or to 21,070 non-psychiatric and non-Finnish European subjects from the Exome Aggregation Consortium. We found that most of these variants resulted either in a lower abundance or a partial impairment in one of the basic functions of CADPS in regulating neuronal exocytosis, synaptic plasticity and vesicular transporter-dependent uptake of catecholamines. Heterozygous mutant mice for Cadps+/- revealed that a decreased level of CADPS leads to manic-like behaviours, changes in BDNF level and a hypersensitivity to stress. This was consistent with more childhood trauma reported in families with mutation in CADPS, and more specifically in mutated individuals. Furthermore, hyperactivity observed in mutant animals was rescued by the mood-stabilizing drug lithium. Overall, our results suggest that dysfunction in calcium-dependent vesicular exocytosis may increase the sensitivity to environmental stressors enhancing the risk of developing bipolar disorder.
Published: 2022

16. An expanded palette of fluorogenic HaloTag probes with enhanced contrast for targeted cellular imaging

Author: Sylvestre P. J. T. Bachollet, Yuriy Shpinov, Fanny Broch, Hela Benaissa, Arnaud Gautier, Nicolas Pietrancosta, Jean-Maurice Mallet, Blaise Dumat, Laboratoire des biomolécules (LBM UMR 7203), Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Chimie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Systèmes glutamatergiques normaux et pathologiques = Normal and Pathologic Glutamatergic Neurons (NPS), Neuroscience Paris Seine (NPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Analyse, Interactions Moléculaires et Cellulaires (LBM-E2), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), ANR-18-CE44-0006,DIPimaging,Sondes fluorogéniques à double détection pour l'imagerie biphotonique localisée(2018), Dumat, Blaise, and APPEL À PROJETS GÉNÉRIQUE 2018 - Sondes fluorogéniques à double détection pour l'imagerie biphotonique localisée - - DIPimaging2018 - ANR-18-CE44-0006 - AAPG2018 - VALID
Subjects: Hydrolases, [CHIM.ORGA]Chemical Sciences/Organic chemistry, Organic Chemistry, Proteins, Molecular Dynamics Simulation, HaloTag, [CHIM.ORGA] Chemical Sciences/Organic chemistry, Fluorogenic probes, Biochemistry, Fluorescence imaging, molecular rotors, embryonic structures, [SDV.BBM.BC]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM], Physical and Theoretical Chemistry, [SDV.BBM.BC] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biochemistry [q-bio.BM], Fluorescent Dyes
Abstract: International audience; We report the development of HaloTag fluorogens based on dipolar flexible molecular rotor structures. By modulating the electron donating and withdrawing groups, we have tuned the absorption and emission wavelengths to design a palette of fluorogens with emissions spanning the green to red range, opening new possibilities for multicolor imaging. The probes were studied in glycerol and in presence of HaloTag and exhibited good fluorogenic properties thanks to a viscosity-sensitive emission. In live-cell confocal imaging, the fluorogens yielded only a very low non-specific signal that enabled wash-free targeted imaging of intracellular organelles and proteins with good contrast. Combining experimental studies and theoretical investigation of the protein/fluorogen complexes by molecular dynamics, these results offer new insight into the design of molecular rotor-based fluorogenic HaloTag probes in order to improve reaction rates and the imaging contrast.
Published: 2022

17. Genomicus in 2022: comparative tools for thousands of genomes and reconstructed ancestors

Author: Jean-François Dufayard, Pierre Vincens, Hugues Roest Crollius, Nga Nguyen, Alexandra Louis, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Modélisation mathématique et statistique en biologie et médecine, Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Amélioration génétique et adaptation des plantes méditerranéennes et tropicales (UMR AGAP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM), Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), DYnamique et Organisation des GENomes - Equipe de l'IBENS (DYOGEN), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris, ANR-10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010), ANR-10-IDEX-0001,PSL,Paris Sciences et Lettres(2010), ANR-11-INBS-0013,IFB (ex Renabi-IFB),Institut français de bioinformatique(2011), Louis, Alexandra, Memory in living systems: an integrated approach - - MEMOLIFE2010 - ANR-10-LABX-0054 - LABX - VALID, Initiative d'excellence - Paris Sciences et Lettres - - PSL2010 - ANR-10-IDEX-0001 - IDEX - VALID, Infrastructures - Institut français de bioinformatique - - IFB (ex Renabi-IFB)2011 - ANR-11-INBS-0013 - INBS - VALID, Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris, Institut Français de Bioinformatique (IFB-CORE), and Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Subjects: AcademicSubjects/SCI00010, [SDV]Life Sciences [q-bio], Computational biology, Biology, Synteny, Genome, Evolution, Molecular, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Type (biology), Extant taxon, Ensembl Genomes, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Databases, Genetic, Genetics, Database Issue, Humans, Ensembl, Taxonomic rank, Phylogeny, 030304 developmental biology, Comparative genomics, Internet, 0303 health sciences, [SDV.BIBS] Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], Eukaryota, Genomics, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], [SDV.BBM.GTP] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Software, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract: Genomicus is a database and web-server dedicated to comparative genomics in eukaryotes. Its main functionality is to graphically represent the conservation of genomic blocks between multiple genomes, locally around a specific gene of interest or genome-wide through karyotype comparisons. Since 2010 and its first release, Genomicus has synchronized with 60 Ensembl releases and seen the addition of functions that have expanded the type of analyses that users can perform. Today, five public instances of Genomicus are supporting a total number of 1029 extant genomes and 621 ancestral reconstructions from all eukaryotes kingdoms available in Ensembl and Ensembl Genomes databases complemented with four additional instances specific to taxonomic groups of interest. New visualization and query tools are described in this manuscript. Genomicus is freely available at http://www.genomicus.bio.ens.psl.eu/genomicus.
Published: 2021

18. A medullary centre for lapping in mice

Author: Dempsey, Bowen, Sungeelee, Selvee, Bokiniec, Phillip, Chettouh, Zoubida, Diem, Séverine, Autran, Sandra, Harrell, Evan R., Poulet, James F. A., Birchmeier, Carmen, Carey, Harry, Genovesio, Auguste, McMullan, Simon, Goridis, Christo, Fortin, Gilles, Brunet, Jean-François, Fortin, Gilles, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Charité - UniversitätsMedizin = Charité - University Hospital [Berlin], Institut des Neurosciences Paris-Saclay (NeuroPSI), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de l'Audition [Paris] (IDA), Institut Pasteur [Paris] (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité), Macquarie University [Sydney], ANR-17-CE16-0006,HEARTBRAIN,Développement et Physiologie des Neurones Intrinsèques du Cœur(2017), ANR-19-CE16-0029,HOMORESP,Résaux neuronaux homotypiques du contrôle respiratoire(2019), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Pasteur [Paris]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Macquarie University, Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), and Institut Pasteur [Paris]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)
Subjects: Male, [SDV]Life Sciences [q-bio], [SDV.NEU.NB]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Neurobiology, Science, Action Potentials, Neural circuits, behavioral disciplines and activities, Article, Mice, Tongue, Animals, Central pattern generators, Homeodomain Proteins, Mice, Knockout, Motor Neurons, Medulla Oblongata, Reticular Formation, digestive, oral, and skin physiology, fungi, [SDV.NEU.NB] Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Neurobiology, food and beverages, Feeding Behavior, Jaw, Female, Function and Dysfunction of the Nervous System, Brain Stem, Transcription Factors
Abstract: It has long been known that orofacial movements for feeding can be triggered, coordinated, and often rhythmically organized at the level of the brainstem, without input from higher centers. We uncover two nuclei that can organize the movements for ingesting fluids in mice. These neuronal groups, IRtPhox2b and Peri5Atoh1, are marked by expression of the pan-autonomic homeobox gene Phox2b and are located, respectively, in the intermediate reticular formation of the medulla and around the motor nucleus of the trigeminal nerve. They are premotor to all jaw-opening and tongue muscles. Stimulation of either, in awake animals, opens the jaw, while IRtPhox2b alone also protracts the tongue. Moreover, stationary stimulation of IRtPhox2b entrains a rhythmic alternation of tongue protraction and retraction, synchronized with jaw opening and closing, that mimics lapping. Finally, fiber photometric recordings show that IRtPhox2b is active during volitional lapping. Our study identifies one of the subcortical nuclei underpinning a stereotyped feeding behavior., Orofacial movements for feeding can be triggered, coordinated and rhythmically organised at the level of the brainstem. Here, the authors show two nuclei can organise the stereotyped movements for ingesting fluids in mammals, these neuronal groups are marked by expression of Phox2b and are located in the intermediate reticular formation of the medulla and around the motor nucleus of the trigeminal nerve.
Published: 2021

19. An evolution towards scientific consensus for a sustainable ocean future

Author: Françoise Gaill, Tanya Brodie Rudolph, Lara Lebleu, Denis Allemand, Robert Blasiak, William W. L. Cheung, Joachim Claudet, Leopoldo Cavaleri Gerhardinger, Nadine Le Bris, Lisa Levin, Hans- Otto Pörtner, Martin Visbeck, Anna Zivian, Pierre Bahurel, Laurent Bopp, Chris Bowler, Frédérique Chlous, Philippe Cury, Didier Gascuel, Sylvie Goyet, Nathalie Hilmi, Frédéric Ménard, Fiorenza Micheli, Lauren Mullineaux, Rémi Parmentier, Marie-Alexandrine Sicre, Sabrina Speich, Olivier Thébaud, Torsten Thiele, Martha Bowler, Philippe Charvis, Raphael Cuvelier, François Houllier, Sarah Palazot, Francis Staub, Olivier Poivre d’Arvor, Plateforme Océan et Climat, Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Division of Epidemiology and Biostatistics, University of Stellenbosch, Stellenbosch University, Centre Scientifique de Monaco (CSM), Stockholm Resilience Centre, Stockholm University, Graduate School of Agricultural and Life Sciences [UTokyo] (GSALS), The University of Tokyo (UTokyo), Institute for the Oceans and Fisheries, University of British Columbia (UBC), Centre de recherches insulaires et observatoire de l'environnement (CRIOBE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL), Institute of Environmental Science and Technology [Barcelona] (ICTA), Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), Sorbonne Université (SU), Center for Marine Biodiversity and Conservation, Scripps Institution of Oceanography (SIO - UC San Diego), University of California [San Diego] (UC San Diego), University of California (UC)-University of California (UC)-University of California [San Diego] (UC San Diego), University of California (UC)-University of California (UC), University of California (UC), Climate Sciences Department [Bremerhaven], Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI), Helmholtz Centre for Ocean Research [Kiel] (GEOMAR), Ocean Conservancy, University of California [Santa Cruz] (UC Santa Cruz), Mercator Océan, Société Civile CNRS Ifremer IRD Météo-France SHOM, Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN), MARine Biodiversity Exploitation and Conservation (UMR MARBEC), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM), Pôle halieutique, Institut Agro Rennes Angers, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hopkins Marine Station [Stanford], Stanford University, Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI), The Varda Group, Variabilité de l'Océan et de la Glace de mer (VOG), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Aménagement des Usages des Ressources et des Espaces marins et littoraux - Centre de droit et d'économie de la mer (AMURE), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute for Advanced Sustainability Studies [Potsdam] (IASS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD) Marseille (IRD Marseille), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), International Coral Reef Initiative, Oakland, USA, and Ministère de l'Europe et des Affaires étrangères (MEAE)
Subjects: Environmental sciences, [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Environmental social sciences, Ocean sciences, Scientific community, Ecology, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, [SDE]Environmental Sciences, Systems biology, [SDE.ES]Environmental Sciences/Environmental and Society, Climate sciences, Environmental studies, Social sciences
Abstract: The ocean has recently taken centre stage in the global geopolitical landscape. Despite rising challenges to the effectiveness of multilateralism, attention to ocean issues appears as an opportunity to co-create pathways to ocean sustainability at multiple levels. The ocean science community, however, is not sufficiently well organised to advance these pathways and provide policy input. The Intergovernmental Panel on Climate Change and the Intergovernmental Science-Policy Platform on Biodiversity and Ecosystem Services demonstrate how knowledge consensus and integration have been instrumental in charting global pathways and eliciting commitments to address, respectively, climate change and biodiversity loss. An equally impactful global platform with a thematic focus on ocean sustainability is needed. Here we introduce the International Panel for Ocean Sustainability (IPOS) as a coordinating mechanism to integrate knowledge systems to forge a bridge across ocean science-policy divides collectively. The IPOS will enrich the global policy debate in the Ocean Decade and support a shift toward ocean sustainability.
Published: 2022

20. Arabidopsis hydathodes are sites of intense auxin metabolism and nutrient scavenging

Author: Jean-Marc Routaboul, Caroline Bellenot, Gilles Clément, Sylvie Citerne, Céline Remblière, Magali Charvin, Lars Franke, Serge Chiarenza, Damien Vasselon, Marie-Françoise Jardinaud, Sébastien Carrère, Laurent Nussaume, Patrick Laufs, Nathalie Leonhardt, Lionel Navarro, Martin Schattat, Laurent D. Noël, Laboratoire des Interactions Plantes Microbes Environnement (LIPME), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB), AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Martin-Luther-University Halle-Wittenberg, Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), and Martin-Luther-Universität Halle Wittenberg (MLU)
Subjects: [SDV]Life Sciences [q-bio]
Abstract: Hydathodes are small organs located on the leaf margins of all vascular plants. They release excess xylem sap through guttation when stomata are closed or when the humidity level is high. Many promoter analyses have suggested other hydathode functions in metabolite transport and auxin metabolism, but experimental demonstration is still lacking. Here, we compared the transcriptomic and metabolomic features of mature Arabidopsis hydathodes to the leaf blade. 1460 differentially-expressed genes were identified revealing that genes related to auxin metabolism, transport, stress, DNA, plant cell wall, RNA or wax were on average more expressed in hydathodes. On the other hand, genes involved in glucosinolate metabolism, sulfation pathway, metal handling or photosynthesis were downregulated in hydathodes. In hydathodes, there are an increased expression of auxin transcriptional regulators and biosynthetic genes, a lower expression of auxin transport genes and a differential expression of genes related to its vacuolar storage that is consistent with increased contents of free and conjugated auxin. We also found that ca. 78% of the total content of 52 xylem sap metabolites were removed from guttation fluid at the hydathode level. Using reverse genetics, we showed that the capture of nitrate and phosphate in the guttation fluid relies on theNRT2.1andPHT1;4transporters, respectively. Thus, hydathodes absorb a significant part of xylem sap nutrients, limiting the loss of valuable chemicals during guttation. Our transcriptomic and metabolomic analyses reveal an organ with its own transcriptomic and physiological identity and highlight hydathode biological processes that may impact the whole plant.One sentence summaryTranscriptome and physiological analysis of mature and healthy hydathodes of Arabidopsis demonstrates that those organs are sites of intense auxin metabolism and nutrient scavenging
Published: 2022

21. Dysbiosis of fish gut microbiota is associated with helminths parasitism rather than exposure to PAHs at environmentally relevant concentrations

Author: Yannick Colin, Noëlie Molbert, Thierry Berthe, Simon Agostini, Fabrice Alliot, Beatriz Decencière, Alexis Millot, Aurélie Goutte, Fabienne Petit, Morphodynamique Continentale et Côtière (M2C), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydrosystèmes et les Sols (METIS), École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEREEP-Ecotron Ile de France (UMS 3194), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and COLIN, Yannick
Subjects: [SDE.BE] Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Multidisciplinary, Bacteria, RNA, Ribosomal, 16S, Cyprinidae, Animals, Dysbiosis, Polycyclic Aromatic Hydrocarbons, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Acanthocephala, Gastrointestinal Microbiome
Abstract: Although parasite infection and pollution are common threats facing wild populations, the response of the gut microbiota to the joint impact of these stressors remains largely understudied. Here, we experimentally investigated the effects of exposure to Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and infection by a common acanthocephalan intestinal parasite (Pomphorhynchus sp.) on the gut microbial flora of a freshwater fish, the European chub (Squalius cephalus). Naturally infected or uninfected individuals were exposed to PAHs at environmentally realistic concentrations over a five-week period. Characterization of the gut bacterial community through 16S rRNA gene amplicon sequencing revealed that parasitic infection was a more structuring factor of bacterial diversity and composition than PAH exposure. Specifically, chub infected by Pomphorhynchus sp. harbored significantly less evenly represented gut bacterial communities than the uninfected ones. In addition, substantial changes in sequence abundance were observed within the main bacterial phyla, including the Firmicutes, Fusobacteriota, Actinobacteriota, and Proteobacteria. Again, these compositional changes correlated with host infection with Pomphorhynchus sp., confirming its pivotal role in gut microbial assemblage. Overall, these results highlight the importance of defining the parasitic status of individuals when conducting microbial ecotoxicological analyses at the digestive tract level, as this should lead to better understanding of microbiota modulations and help to identify microbial markers specifically associated with chemicals.
Published: 2022

22. Extra kinetic dimensions for label discrimination

Author: Raja Chouket, Agnès Pellissier-Tanon, Aliénor Lahlou, Ruikang Zhang, Diana Kim, Marie-Aude Plamont, Mingshu Zhang, Xi Zhang, Pingyong Xu, Nicolas Desprat, Dominique Bourgeois, Agathe Espagne, Annie Lemarchand, Thomas Le Saux, Ludovic Jullien, Processus d'Activation Sélective par Transfert d'Energie Uni-électronique ou Radiatif (UMR 8640) (PASTEUR), Département de Chimie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sony Computer Science Laboratory Paris (SONY CSL-Paris), Sony France SA, Key Laboratory of RNA Biology, Institute of Biophysics, Chinese Academy of Sciences, ABCD : Biophysique des Biomolécules, Laboratoire de physique de l'ENS - ENS Paris (LPENS), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Département de Physique de l'ENS-PSL, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie structurale (IBS - UMR 5075), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA), Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée (LPTMC), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-10-INBS-0004,France-BioImaging,Développment d'une infrastructure française distribuée coordonnée(2010), ANR-11-EQPX-0029,MORPHOSCOPE 2,Imagerie et reconstruction multiéchelles de la morphogenèse. (Plateforme d'innovation technologique et méthodologique pour l'imagerie in vivo et la reconstruction des dynamiques multiéchelles de la morphogenèse)(2011), ANR-10-IDEX-0001,PSL,Paris Sciences et Lettres(2010), ANR-10-LABX-0031,IPGG_LABEX,Pierre-Gilles de Gennes Institute for microfluidics(2010), ANR-17-CE11-0047,Cryo-PALM,Microscopie super-résolution par localisation de molécules uniques à température cryogénique.(2017), ANR-19-CE11-0005,HIGHLIGHT,Imagerie sensible à la phase de nombreux marqueurs réversiblement photocommutables en lumière modulée(2019), ANR-19-CE29-0003,dISCern,Le croisement intersystème dans les protéines fluorescentes: un nouveau mécanisme pour la microscopie de fluorescence confocale à contraste dynamique(2019), and Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: MESH: Optical Imaging, Multidisciplinary, Light, MESH: Kinetics, [SDV.BBM.BS]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Structural Biology [q-bio.BM], Optical Imaging, General Physics and Astronomy, MESH: Microscopy, Fluorescence, General Chemistry, MESH: Fluorescent Dyes, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, MESH: Light, Kinetics, Microscopy, Fluorescence, [CHIM]Chemical Sciences, Fluorescent Dyes
Abstract: Due to its sensitivity and versatility, fluorescence is widely used to detect specifically labeled biomolecules. However, fluorescence is currently limited by label discrimination, which suffers from the broad full width of the absorption/emission bands and the narrow lifetime distribution of the bright fluorophores. We overcome this limitation by introducing extra kinetic dimensions through illuminations of reversibly photoswitchable fluorophores (RSFs) at different light intensities. In this expanded space, each RSF is characterized by a chromatic aberration-free kinetic fingerprint of photochemical reactivity, which can be recovered with limited hardware, excellent photon budget, and minimal data processing. This fingerprint was used to identify and discriminate up to 20 among 22 spectrally similar reversibly photoswitchable fluorescent proteins (RSFPs) in less than 1s. This strategy opens promising perspectives for expanding the multiplexing capabilities of fluorescence imaging.
Published: 2022

23. Lower disease activity but higher risk of severe COVID-19 and herpes zoster in systemic lupus erythematosus patients with pre-existing autoantibodies neutralising IFN-α

Author: Mathian, Alexis, Breillat, Paul, Dorgham, Karim, Bastard, Paul, Charre, Caroline, Lhote, Raphael, Quentric, Paul, Moyon, Quentin, Mariaggi, Alice-Andrée, Mouries-Martin, Suzanne, Mellot, Clara, Anna, François, Haroche, Julien, Cohen-Aubart, Fleur, Sterlin, Delphine, Zahr, Noël, Gervais, Adrian, Le Voyer, Tom, Bizien, Lucy, Amiot, Quentin, Pha, Micheline, Hié, Miguel, Chasset, Francois, Yssel, Hans, Miyara, Makoto, Charneau, Pierre, Ghillani-Dalbin, Pascale, Casanova, Jean-Laurent, Rozenberg, Flore, Amoura, Zahir, Gorochov, Guy, Centre d'Immunologie et des Maladies Infectieuses (CIMI), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CHU Pitié-Salpêtrière [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), CHU Tenon [AP-HP], Groupe de recherche clinique Amylose AA Sorbonne Université (GRC 28 - GRAASU), Sorbonne Université (SU), CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Human genetics of infectious diseases : Mendelian predisposition (Equipe Inserm U1163), Imagine - Institut des maladies génétiques (IHU) (Imagine - U1163), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité), Rockefeller University [New York], Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité), Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Hôpital Cochin [AP-HP], Centre Hospitalier Universitaire de Dijon - Hôpital François Mitterrand (CHU Dijon), Laboratoire commun Pasteur-TheraVectys, Institut Pasteur [Paris] (IP)-TheraVectys-Université Paris Cité (UPCité), Département de Pédiatrie et maladies infectieuses [CHU Necker], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Faculté de Médecine - Clermont-Auvergne (FM - UCA), Université Clermont Auvergne (UCA), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hopital Saint-Louis [AP-HP] (AP-HP), Howard Hughes Medical Institute (HHMI), Université Paris Cité (UPCité), Centre d'Immunologie et de Maladies Infectieuses (CIMI), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-20-CO11-0001,AABIFNCOV,Bases génétiques et immunologiques des auto-anticorps contre les interférons de type I prédisposant aux formes sévères de COVID-19.(2020), ANR-20-CE93-0003,GENVIR,Analyse multi-omique de l'immunité anti-virale: de l'identification des circuits biologiques pertinents à la découverte de défauts monogéniques héréditaires de l'immunité chez les patients avec infections virales sévères(2020), and ANR-21-RHUS-0008,COVIFERON,Covid-19 and interferons: from discovery to therapy(2021)
Subjects: inflammation, [SDV]Life Sciences [q-bio], autoimmunity, COVID-19, systemic, cytokines, lupus erythematosus
Abstract: International audience; Objectives: Type-I interferons (IFNs-I) have potent antiviral effects. IFNs-I are also overproduced in patients with systemic lupus erythematosus (SLE). Autoantibodies (AAbs) neutralising IFN-α, IFN-β and/or IFN-ω subtypes are strong determinants of hypoxemic COVID-19 pneumonia, but their impact on inflammation remains unknown.Methods: We retrospectively analysed a monocentric longitudinal cohort of 609 patients with SLE. Serum AAbs against IFN-α were quantified by ELISA and functionally assessed by abolishment of Madin-Darby bovine kidney cell protection by IFN-α2 against vesicular stomatitis virus challenge. Serum-neutralising activity against IFN-α2, IFN-β and IFN-ω was also determined with a reporter luciferase activity assay. SARS-CoV-2 antibody responses were measured against wild-type spike antigen, while serum-neutralising activity was assessed against the SARS-CoV-2 historical strain and variants of concerns.Results: Neutralising and non-neutralising anti-IFN-α antibodies are present at a frequency of 3.3% and 8.4%, respectively, in individuals with SLE. AAbs neutralising IFN-α, unlike non-neutralising AAbs, are associated with reduced IFN-α serum levels and a reduced likelihood to develop active disease. However, they predispose patients to an increased risk of herpes zoster and severe COVID-19 pneumonia. Severe COVID-19 pneumonia in patients with SLE is mostly associated with combined neutralisation of different IFNs-I. Finally, anti-IFN-α AAbs do not interfere with COVID-19 vaccine humoral immunogenicity.Conclusion: The production of non-neutralising and neutralising anti-IFN-I antibodies in SLE is likely to be a consequence of SLE-associated high IFN-I serum levels, with a beneficial effect on disease activity, yet a greater viral risk. This finding reinforces the recommendations for vaccination against SARS-CoV-2 in SLE.
Published: 2022

24. Guidelines for G-quadruplexes: I. In vitro characterization

Author: Yu Luo, Anton Granzhan, Julien Marquevielle, Anne Cucchiarini, Laurent Lacroix, Samir Amrane, Daniela Verga, Jean-Louis Mergny, Mergny, Jean-Louis, Role des G-quadruplexes dans la régulation transcriptionnelle - - G4Access2020 - ANR-20-CE12-0023 - AAPG2020 - VALID, Pertinence biologique et ciblage de l'ADN i-motif - - iCARE2021 - ANR-21-CE44-0005 - AAPG2021 - VALID, Laboratoire d'Optique et Biosciences (LOB), École polytechnique (X)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chimie et modélisation pour la biologie du cancer (CMBC), Institut Curie [Paris]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Européen de Chimie et Biologie (IECB), Université de Bordeaux (UB)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Acides Nucléiques : Régulations Naturelle et Artificielle (ARNA), Université de Bordeaux (UB)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute of Biophysics of the Czech Academy of Sciences (IBP / CAS), Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS), ANR-20-CE12-0023,G4Access,Role des G-quadruplexes dans la régulation transcriptionnelle(2020), and ANR-21-CE44-0005,iCARE,Pertinence biologique et ciblage de l'ADN i-motif(2021)
Subjects: [SDV.BBM.BP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biophysics, [SDV.BBM.BP] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Biophysics, General Medicine, Biochemistry
Abstract: International audience; Besides the well-known DNA double-helix, non-canonical nucleic acid structures regulate crucial bio- logical activities. Among these oddities, guanine-rich DNA sequences can form unusual four-stranded secondary structures called G-quadruplexes (G4s). G4-prone sequences have been found in the ge- nomes of most species, and G4s play important roles in essential processes such as transcription, replication, genome integrity and epigenetic regulation. Here, we present a short overview of G-quad- ruplexes followed by a detailed description of the biophysical and biochemical methods used to char- acterize G4s in vitro. The principles, experimental details and possible shortcomings of each method are discussed to provide a comprehensive view of the techniques used to study these structures. We aim to provide a set of guidelines for standardizing research on G-quadruplexes; these guidelines are not meant to be a dogmatic set of rules, but should rather provide useful information on the methods currently used to study these fascinating motifs.
Published: 2022

25. A Legionella pneumophila effector impedes host gene silencing to promote virulence

Author: Justine Toinon, Monica Rolando, Magali Charvin, Didier Filopon, Lionel Schiavolin, Khadeeja Adam Sy, Hai-Chi Vu, Sarah Gallois-Montbrun, Antoine Alam, Christophe Rusniok, Bérangère Lombard, Damarys Loew, Carmen Buchrieser, Lionel Navarro, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biologie des Bactéries intracellulaires - Biology of Intracellular Bacteria, Université Paris Cité (UPCité)-Microbiologie Intégrative et Moléculaire (UMR6047), Institut Pasteur [Paris] (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pasteur [Paris] (IP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Evotec ID [Lyon], Institut Curie [Paris], This work was supported by the European Research council (281749, Silencing & Immunity, to L.N.), a grant from the European Molecular Biology Organization (EMBO) Young Investigator Program (to L.N.), an Action Thématique et Incitative sur Programme (ATIP)/Avenir Grant from the Fondation Bettencourt Schueller (FBS, to L.N.), an Emergence Grant from the Mairie de Paris (to L.N.), a CIFRE PhD program from the Association Nationale Recherche Technologie (ANRT, 2017/0009 to J.T), a fourth-year PhD programme from the Fondation pour la Recherche Médicale (FRM, FDT202001010790 to J.T.) and a grant ANRS (ECTZ47170 to S.G.M.). Work in the C.B. laboratory was supported by the Institut Pasteur, the FRM grant N°EQU201903007847 and the Agence Nationale de la Recherche grant n°ANR-10-LABX-62-IBEID., ANR-10-LABX-0062,IBEID,Integrative Biology of Emerging Infectious Diseases(2010), European Project: 281749,EC:FP7:ERC,ERC-2011-StG_20101109,SILENCING & IMMUNITY(2011), Navarro, Lionel, Integrative Biology of Emerging Infectious Diseases - - IBEID2010 - ANR-10-LABX-0062 - LABX - VALID, and Small RNA-directed control of the plant and animal innate immune responses - SILENCING & IMMUNITY - - EC:FP7:ERC2011-12-01 - 2016-11-30 - 281749 - VALID
Subjects: [SDV] Life Sciences [q-bio], [SDV]Life Sciences [q-bio]
Abstract: RNA silencing is a gene silencing mechanism directed by siRNAs and miRNAs. Human miRNAs act as central regulators of host-bacteria interactions. However, it is unknown whether human pathogenic bacteria could impede RNA silencing to promote virulence. Here, we show that theLegionella pneumophilatype IV-secreted effector LegK1 suppresses siRNA- and miRNA-activities in human cells. This ability depends on its kinase activity and on a functional tryptophan-dependent Argonaute (Ago)-binding platform. We further show that the capacity of LegK1 to activate NF-κB signaling contributes to silencing suppression, demonstrating a link between effector-mediated NF-κB signaling activation and silencing suppression. LegK1 also promotesL. pneumophilagrowth in both amoeba and human macrophages, supporting a key role of this effector in virulence. In infected macrophages, the latter activity relies on the genetic targeting of human Ago4, highlighting a novel function of this host factor in antibacterial resistance.
Published: 2022

26. DNA methylation at a single cytosine embedded in the W-box cis -element repels binding of WRKY transcription factors through steric hindrance

Author: Magali Charvin, Thierry Halter, Romain Blanc-Mathieu, Pierre Barraud, Magali Aumont-Nicaise, François Parcy, Lionel Navarro, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institut de biologie physico-chimique (IBPC (FR_550)), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [SDV]Life Sciences [q-bio]
Abstract: Previously, we showed that the Arabidopsis active demethylase ROS1 prunes DNA methylation at the promoters of a subset of immune-responsive genes to facilitate their transcriptional activation during antibacterial defence (Halter et al., 2021). In particular, ROS1 was shown to demethylate the RLP43 promoter in a region carrying a functional W-box cis-element, thereby ensuring a tight binding of WRKY transcriptional factors (TFs) onto DNA. Here, we first extend these findings by showing that DNA methylation at W-box elements decreases the binding of several Arabidopsis WRKY TFs in vitro. Furthermore, we provide evidence that DNA methylation at a single cytosine located in the W-box of the RLP43 promoter strongly repels DNA binding of an Arabidopsis WRKY TF in vitro. Using structural modelling, we demonstrate that this cytosine interacts through van der Waals contacts with the conserved tyrosine of WRKY DNA binding domains. Significantly, our model predicts steric hindrance when a 5-methyl group is present on this specific cytosine, thereby likely preventing tight binding of WRKY DNA binding domains. Finally, because the WRKY motif and the residues involved in DNA contacts are conserved, we propose that this methylation-dependent WRKY-DNA binding inhibitory mechanism must be widespread across plant species.
Published: 2022

27. GRID1/ GluD1 homozygous variants linked to intellectual disability and spastic paraplegia impair mGlu1/5 receptor signaling and excitatory synapses

Author: Dévina C. Ung, Ludovic Tricoire, Nicolas Pietrancosta, Andjela Zlatanovic, Ben Pode-Shakked, Annick Raas-Rothschild, Orly Elpeleg, Bassam Abu-Libdeh, Nasrin Hamed, Marie-Amélie Papon, Sylviane Marouillat, Rose-Anne Thépault, Giovanni Stevanin, Bertrand Lambolez, Annick Toutain, Régine Hepp, Frédéric Laumonnier, Imagerie et cerveau (iBrain - Inserm U1253 - UNIV Tours ), Université de Tours (UT)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Neuroscience Paris Seine (NPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie du Développement de Marseille (IBDM), Aix Marseille Université (AMU)-Collège de France (CdF (institution))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Systèmes glutamatergiques normaux et pathologiques = Normal and Pathologic Glutamatergic Neurons (NPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Analyse, Interactions Moléculaires et Cellulaires (LBM-E2), Laboratoire des biomolécules (LBM UMR 7203), Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Chimie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Chimie Moléculaire de Paris Centre (FR 2769), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Tel Aviv University (TAU), Chaim Sheba Medical Center, Department of Genetics and Metabolic Diseases and the Monique and Jacques Roboh Department of Genetic Research, Hadassah Hebrew University Medical Center [Jerusalem], Institute of Human Genetics, Universität Regensburg (UR), Service de génétique [Tours], Centre Hospitalier Régional Universitaire de Tours (CHRU Tours)-Hôpital Bretonneau, Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), and Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [SDV]Life Sciences [q-bio]
Abstract: The ionotropic glutamate delta receptor GluD1, encoded by the GRID1 gene, is involved in synapse formation, function, and plasticity. GluD1 does not bind glutamate, but instead cerebellin and D-serine, which allow the formation of trans-synaptic bridges, and trigger transmembrane signaling. Despite wide expression in the nervous system, pathogenic GRID1 variants have not been characterized in humans so far. We report homozygous missense GRID1 variants in five individuals from two unrelated consanguineous families presenting with intellectual disability and spastic paraplegia, without (p.Thr752Met) or with (p.Arg161His) diagnosis of glaucoma, a threefold phenotypic association whose genetic bases had not been elucidated previously. Molecular modeling indicated that Arg161His and Thr752Met mutations alter the hinge between GluD1 cerebellin and D-serine binding domains and the stiffness of this latter domain, respectively. Expression, trafficking, physical interaction with metabotropic glutamate receptor mGlu1, and cerebellin binding of GluD1 mutants were not conspicuously altered. Conversely, we found that both GluD1 mutants hampered signaling of metabotropic glutamate receptor mGlu1/5 via the ERK pathway in neurons of primary cortical culture. Moreover, both mutants impaired dendrite morphology and excitatory synapse density in neurons of primary hippocampal culture. These results show that the clinical phenotypes are distinct entities segregating in the families as an autosomal recessive trait, and caused by pathophysiological effects of GluD1 mutants involving metabotropic glutamate receptor signaling and neuronal connectivity. Our findings unravel the importance of the GluD1 receptor signaling in sensory, cognitive and motor functions of the human nervous system.
Published: 2022

28. Insights into biotic and abiotic modulation of ocean mesopelagic communities

Author: Manoela C. Brandão, Sarah Searson, Florian Kokoszka, Nicolas Henry, Matthew B. Sullivan, Yawouvi Dodji Soviadan, Lars Stemmann, Hiroyuki Ogata, Juan José Pierella Karlusich, Céline Dimier, Stephane Pesant, Hisashi Endo, Dean R. Vik, Janaina Rigonato, Chris Bowler, Samuel Chaffron, Olivier Jaillon, Eric Karsenti, Ahmed A. Zayed, Daniele Iudicone, Julie Poulain, Shinichi Sunagawa, Marko Budinich, Karine Labadie, Alejandro A. Murillo, Marion Gehlen, Paul Frémont, Fabien Lombard, Ann C. Gregory, Peer Bork, Stefanie Kandels, Patrick Wincker, Colomban de Vargas, Marc Picheral, Damien Eveillard, Génomique métabolique (UMR 8030), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Structural and Computational Biology Unit, European Molecular Biology Laboratory, 69117 Heidelberg, Germany, Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Microbiology, The Ohio state university, Bioinformatics Center, Institute for Chemical Research, Kyoto University, Kyoto University, Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, Center for Marine Environmental Sciences [Bremen] (MARUM), Universität Bremen, Data Publisher for Earth and Environmental Science (PANGAEA), University of Bremen, Department of Bioinformatics, Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute of Microbiology and Swiss Institute of Bioinformatics, Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Combinatoire et Bioinformatique (COMBI), and Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Subjects: 0106 biological sciences, Biogeochemical cycle, Mesopelagic zone, [INFO.INFO-OH]Computer Science [cs]/Other [cs.OH], pan-oceanic expedition, Oxygen minimum zone, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, 03 medical and health sciences, oxygen minimum zone, mesopelagic community, Ecosystem, 14. Life underwater, 030304 developmental biology, Abiotic component, 0303 health sciences, Ecology, fungi, plankton, Marine habitats, Pelagic zone, 15. Life on land, Plankton, [SDV.BIBS]Life Sciences [q-bio]/Quantitative Methods [q-bio.QM], 13. Climate action, metabarcoding, Environmental science, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], [SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis
Abstract: Marine plankton mitigate anthropogenic greenhouse gases, modulate biogeochemical cycles, and provide fishery resources. Plankton is distributed across a stratified ecosystem of sunlit surface waters and a vast, though understudied, mesopelagic ‘dark ocean’. In this study, we mapped viruses, prokaryotes, and pico-eukaryotes across 32 globally-distributed cross-depth samples collected during the Tara Oceans Expedition, and assessed their ecologies. Based on depth and O2 measurements, we divided the marine habitat into epipelagic, oxic mesopelagic, and oxygen minimum zone (OMZ) eco-regions. We identified specific communities associated with each marine habitat, and pinpoint environmental drivers of dark ocean communities. Our results indicate that water masses primarily control mesopelagic community composition. Through co-occurrence network inference and analysis, we identified signature communities strongly associated with OMZ eco-regions. Mesopelagic communities appear to be constrained by a combination of factors compared to epipelagic communities. Thus, variations in a given abiotic factor may cause different responses in sunlit and dark ocean communities. This study expands our knowledge about the ecology of planktonic organisms inhabiting the mesopelagic zone.
Published: 2022

29. In mice and humans, brain microvascular contractility matures postnatally

Author: Leila Slaoui, Alice Gilbert, Armelle Rancillac, Barbara Delaunay-Piednoir, Audrey Chagnot, Quentin Gerard, Gaëlle Letort, Philippe Mailly, Noémie Robil, Antoinette Gelot, Mathilde Lefebvre, Maryline Favier, Karine Dias, Laurent Jourdren, Laetitia Federici, Sylvain Auvity, Salvatore Cisternino, Denis Vivien, Martine Cohen-Salmon, Anne-Cécile Boulay, Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CIRB), Labex MemoLife, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Collège de France (CdF (institution))-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physiopathologie et imagerie des troubles neurologiques (PhIND), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), GIP Cyceron (Cyceron), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CHU Caen, Normandie Université (NU)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), GenoSplice [Paris], CHU Trousseau [APHP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Sorbonne Université (SU), Centre Hospitalier Régional d'Orléans (CHRO), Plateforme Histologie, Immunomarquage et Microdissection laser [Institut Cochin] (HistIM), Institut Cochin (IC UM3 (UMR 8104 / U1016)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Optimisation thérapeutique en Neuropsychopharmacologie (OPTeN (UMR_S_1144 / U1144)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité), CHU Necker - Enfants Malades [AP-HP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), CHU Caen, Normandie Université (NU)-Tumorothèque de Caen Basse-Normandie (TCBN), Cohen-Salmon, Martine, Institut de Neurobiologie de la Méditerranée [Aix-Marseille Université] (INMED - INSERM U1249), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Normandie Université (NU), Institut de Recherche Biomédicale des Armées [Brétigny-sur-Orge] (IRBA), Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Centre de génétique - Centre de référence des maladies rares, anomalies du développement et syndromes malformatifs (CHU de Dijon), Centre Hospitalier Universitaire de Dijon - Hôpital François Mitterrand (CHU Dijon), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), GenomiqueENS (Genomique ENS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris, Variabilité de réponse aux Psychotropes (VariaPsy - U1144), Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Faculté de Pharmacie de Paris - Université Paris Descartes (UPD5 Pharmacie), and Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)
Subjects: [SDV] Life Sciences [q-bio], Postnatal development, Histology, General Neuroscience, [SDV]Life Sciences [q-bio], Vascular smooth muscle cell, microvessel contractility, [SDV.NEU]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC], Anatomy, Cerebral blood flow, Brain microvessels Postnatal development Vascular smooth muscle cell microvessel contractility Cerebral blood flow, Brain microvessels
Abstract: International audience; Although great efforts to characterize the embryonic phase of brain microvascular system development have been made, its postnatal maturation has barely been described. Here, we compared the molecular and functional properties of brain vascular cells on postnatal day (P)5 vs. P15, via a transcriptomic analysis of purified mouse cortical microvessels (MVs) and the identification of vascular-cell-type-specific orpreferentially expressed transcripts. We found that endothelial cells (EC), vascular smooth muscle cells (VSMC) and fibroblasts (FB) follow specific molecular maturation programs over this time period. Focusing on VSMCs, we showed that arteriolar VSMC network expands and becomes contractile resulting in a greater cerebral blood flow (CBF), with heterogenous developmental trajectories within cortical regions. Samples of human brain cortex showed the same postnatal maturation process. Thus, the postnatal phase is a critical period during which arteriolar VSMC contractility required for vessel tone and brain perfusion is acquired and mature.
Published: 2022

30. Global observation of plankton communities from space

Author: Kaneko, Hiroto, Endo, Hisashi, Henry, Nicolas, Berney, Cédric, Mahé, Frédéric, Poulain, Julie, Labadie, Karine, Beluche, Odette, El Hourany, Roy, Chaffron, Samuel, Wincker, Patrick, Nakamura, Ryosuke, Karp-Boss, Lee, Boss, Emmanuel, Bowler, Chris, de Vargas, Colomban, Tomii, Kentaro, Ogata, Hiroyuki, Institute for Chemical Research, Kyoto University, ABiMS - Informatique et bioinformatique = Analysis and Bioinformatics for Marine Science (ABIMS), Fédération de recherche de Roscoff (FR2424), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Global Oceans Systems Ecology & Evolution - Tara Oceans (GOSEE), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Aix Marseille Université (AMU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université de Toulon (UTLN)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche pour le Développement (IRD [France-Nord])-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay)-European Molecular Biology Laboratory (EMBL)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Université australe du Chili, Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Plant Health Institute of Montpellier (UMR PHIM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM), Département Systèmes Biologiques (Cirad-BIOS), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-École Centrale de Nantes (Nantes Univ - ECN), Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST), Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie, Nantes Université (Nantes Univ), National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), University of Maine, School of Marine Sciences, ECOlogy of MArine Plankton (ECOMAP), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), and Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR)
Subjects: global plankton network, Surveillance communautés de planctons, Plankton communities monitoring, Satelites imagery, [SDV]Life Sciences [q-bio], Observations par satellite, Réseau mondial de plancton, Satellite remote sensing observations, Images satellites
Abstract: Satellite remote sensing from space is a powerful way to monitor the global dynamics of marine plankton. Previous research has focused on developing models to predict the size or taxonomic groups of phytoplankton. Here we present an approach to identify representative communities from a global plankton network that included both zooplankton and phytoplankton and using global satellite observations to predict their biogeography. Six representative plankton communities were identified from a global co-occurrence network inferred using a novel rDNA 18S V4 planetary-scale eukaryotic metabarcoding dataset. Machine learning techniques were then applied to train a model that predicted these representative communities from satellite data. The model showed an overall 67% accuracy in the prediction of the representative communities. The prediction based on 17 satellite-derived parameters showed better performance than based only on temperature and/or the concentration of chlorophyll a. The trained model allowed to predict the global spatiotemporal distribution of communities over 19-years. Our model exhibited strong seasonal changes in the community compositions in the subarctic-subtropical boundary regions, which were consistent with previous field observations. This network-oriented approach can easily be extended to more comprehensive models including prokaryotes as well as viruses.
Published: 2022

31. Convergent evolution and horizontal gene transfer in Arctic Ocean microalgae

Author: Richard G Dorrell, Alan Kuo, Zoltan Füssy, Elisabeth H Richardson, Asaf Salamov, Nikola Zarevski, Nastasia J Freyria, Federico M Ibarbalz, Jerry Jenkins, Juan Jose Pierella Karlusich, Andrei Stecca Steindorff, Robyn E Edgar, Lori Handley, Kathleen Lail, Anna Lipzen, Vincent Lombard, John McFarlane, Charlotte Nef, Anna MG Novák Vanclová, Yi Peng, Chris Plott, Marianne Potvin, Fabio Rocha Jimenez Vieira, Kerrie Barry, Colomban de Vargas, Bernard Henrissat, Eric Pelletier, Jeremy Schmutz, Patrick Wincker, Joel B Dacks, Chris Bowler, Igor V Grigoriev, Connie Lovejoy, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Lawrence Berkeley National Laboratory [Berkeley] (LBNL), Charles University [Prague] (CU), University of Alberta, Université Laval [Québec] (ULaval), HudsonAlpha Genome Sequencing Center, University of Alabama in Huntsville (UAH), Architecture et fonction des macromolécules biologiques (AFMB), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), King Abdulaziz University, Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ANR-21-CE02-0014,PanArctica,Caractérisation phylogénétique, écologique et physiologique de le pan-génome des algues Arctiques(2021), and ANR-22-ERCS-0018,ChloroMosaic,Caractérisation moléculaire du réussite environnemental de la chloroplaste secondaire rouge(2022)
Subjects: Ecology, Bacteria, Arctic Regions, Health, Toxicology and Mutagenesis, Oceans and Seas, Gene Transfer, Plant Science, [SDV.BID]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity, Biochemistry, Genetics and Molecular Biology (miscellaneous), Horizontal, [SDV.MP]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology, Microalgae, Ice Cover, Life Below Water
Abstract: Microbial communities in the world ocean are affected strongly by oceanic circulation, creating characteristic marine biomes. The high connectivity of most of the ocean makes it difficult to disentangle selective retention of colonizing genotypes (with traits suited to biome specific conditions) from evolutionary selection, which would act on founder genotypes over time. The Arctic Ocean is exceptional with limited exchange with other oceans and ice covered since the last ice age. To test whether Arctic microalgal lineages evolved apart from algae in the global ocean, we sequenced four lineages of microalgae isolated from Arctic waters and sea ice. Here we show convergent evolution and highlight geographically limited HGT as an ecological adaptive force in the form of PFAM complements and horizontal acquisition of key adaptive genes. Notably, ice-binding proteins were acquired and horizontally transferred among Arctic strains. A comparison withTaraOceans metagenomes and metatranscriptomes confirmed mostly Arctic distributions of these IBPs. The phylogeny of Arctic-specific genes indicated that these events were independent of bacterial-sourced HGTs in Antarctic Southern Ocean microalgae.
Published: 2022

32. Climate aridity and habitat drive geographical variation in morphology and thermo-hydroregulation strategies of a widespread lizard species

Author: Chloé Chabaud, Matthieu Berroneau, Maud Berroneau, Andréaz Dupoué, Michaël Guillon, Robin Viton, Rodrigo S B Gavira, Jean Clobert, Olivier Lourdais, Jean-François Le Galliard, Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (iEES Paris ), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Sorbonne Université (SU)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Cistude Nature, Chemin du Moulinat, Le Haillan, France, Association Cistude Nature, Centre d'Études Biologiques de Chizé - UMR 7372 (CEBC), La Rochelle Université (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale (SETE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Agrobiosciences, Interactions et Biodiversité (FR AIB), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), CEREEP-Ecotron Ile de France (UMS 3194), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Le Galliard, Jean-François, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and ANR-17-CE02-0013,AQUATHERM,Rôles de la régulation hydrique et thermique dans les réponses écologiques au changement climatique(2017)
Subjects: [SDE.BE] Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, [SDE.MCG] Environmental Sciences/Global Changes, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, [SDV.BA.ZV]Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Vertebrate Zoology, [SDV.BA.ZV] Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Vertebrate Zoology, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics
Abstract: Thermo-hydroregulation strategies involve concurrent changes in functional traits related to energy, water balance and thermoregulation and play a key role in determining life-history traits and population demography of terrestrial ectotherms. Local thermal and hydric conditions should be important drivers of the geographical variation of thermo-hydroregulation strategies, but we lack studies that examine these changes across climatic gradients in different habitat types. Here, we investigated intraspecific variation of morphology and thermo-hydroregulation traits in the widespread European common lizard (Zootoca vivipara louislantzi) across a multidimensional environmental gradient involving independent variation in air temperature and rainfall and differences in habitat features (access to free-standing water and forest cover). We sampled adult males for morphology, resting metabolic rate, total and cutaneous evaporative water loss and thermal preferences in 15 populations from the rear to the leading edge of the distribution across an elevational gradient ranging from sea level to 1750 m. Besides a decrease in adult body size with increasing environmental temperatures, we found little effect of thermal conditions on thermo-hydroregulation strategies. In particular, relict lowland populations from the warm rear edge showed no specific ecophysiological adaptations. Instead, body mass, body condition and resting metabolic rate were positively associated with a rainfall gradient, while forest cover and water access in the habitat throughout the season also influenced cutaneous evaporative water loss. Our study emphasizes the importance of rainfall and habitat features rather than thermal conditions for geographical variation in lizard morphology and physiology.
Published: 2022

33. Single-cell phenotypic plasticity modulates social behaviour inDictyostelium discoideum

Author: Mathieu Forget, Sandrine Adiba, Silvia De Monte, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Max Planck Institute for Evolutionary Biology, Max-Planck-Gesellschaft, and De Monte, Silvia
Subjects: [SDV.BC.IC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology/Cell Behavior [q-bio.CB], [SDV.BC.IC] Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology/Cell Behavior [q-bio.CB]
Abstract: InDictyosteliumchimeras, strains social behaviour is defined based on their relative representation in the spores – the reproductive cells resulting from development – referred to as spore bias. Some strains, called ‘cheaters’, display systematically positive spore bias in chimeras and are considered a threat to the evolutionary stability of multicellular organization. The selective advantage gained by cheaters is indeed predicted to undermine collective functions whenever social behaviours are genetically determined. However, genotypes are not the only determinant of spore bias, and the relative role of genetic and plastic phenotypic differences in strains evolutionary success is unclear.Here, we control phenotypic heterogeneity by harvesting cells in different growth phases, and study the effects of plastic variation on spore bias in chimeras composed of isogenic or genetically different populations. Spore bias is shown to depend both on growth phase and on population composition, and to be negatively correlated to the fraction of ‘loners’,i.e. cells that do not join aggregates. We examined several single-cell mechanical properties that are expected to affect aggregation efficiency, and found that variations in the fraction of slowly moving cells with growth phase may explain why earlier cultures appear to be underrepresented in the spores. The involvement of a go-or-grow mechanism during cell aggregation is also consistent with known variations of cell-cycle phase distribution during population growth. We confirm the expected ubiquity of growth-phase induced spore bias variation by showing that it is not negligible in genetic chimeras, and can even reverse the classification of a strain’s social behaviour. These results suggest that aggregation can provide an efficient ‘lottery’ system to harness the evolutionary spread of cheaters.
Published: 2022

34. Characterization of a functional V1B vasopressin receptor in the male rat kidney: evidence for cross talk between V1B and V2 receptor signaling pathways

Author: Claudine Serradeil-Le Gal, Maithé Corbani, Catherine Llorens-Cortes, Nadine Bouby, Annette Hus-Citharel, Csaba Tömböly, Christiane Mendre, Miguel Trueba, Gilles Guillon, Judit Darusi, Julie Mion, Neuropeptides centraux et régulations hydrique et cardiovasculaire, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CIRB), Labex MemoLife, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Collège de France (CdF (institution))-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Collège de France (CdF (institution))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Labex MemoLife, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Collège de France (CdF (institution))-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de Recherche des Cordeliers (CRC (UMR_S_1138 / U1138)), École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Université de Paris (UP), Institut de Génomique Fonctionnelle (IGF), Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biological Research Center [Hungarian Academy of Sciences], University of the Basque Country [Bizkaia] (UPV/EHU), VibioSphen, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Collège de France (CdF (institution))-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Labex MemoLife, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hungarian Academy of Sciences (MTA), and University of the Basque Country/Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU)
Subjects: 0301 basic medicine, Physiology, [SDV]Life Sciences [q-bio], 030232 urology & nephrology, Rat kidney, Diuresis, [SDV.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology, [SDV.MHEP.UN]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Urology and Nephrology, Vasopressin V1B and V2 receptor, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Arginine vasopressin receptor 2, medicine, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Receptor, receptor heterodimerization, Arginine vasopressin receptor 1B, Messenger RNA, Kidney, Chemistry, vasopressin V1B and V2 receptors, inner medullary collecting duct, calcium and cAMP signaling, Cell biology, diuresis, 030104 developmental biology, medicine.anatomical_structure, Signal transduction
Abstract: International audience; Although vasopressin V1B receptor (V1BR) mRNA has been detected in the kidney, the precise renal localization as well as pharmacological and physiological properties of this receptor remain unknown. Using the selective V1B agonist d[Leu4, Lys8]VP, either fluorescent or radioactive, we showed that V1BR is mainly present in principal cells of the inner medullary collecting duct (IMCD) in the male rat kidney. Protein and mRNA expression of V1BR were very low compared with the V2 receptor (V2R). On the microdissected IMCD, d[Leu4, Lys8]VP had no effect on cAMP production but induced a dose-dependent and saturable intracellular Ca2+ concentration increase mobilization with an EC50 value in the nanomolar range. This effect involved both intracellular Ca2+ mobilization and extracellular Ca2+ influx. The selective V1B antagonist SSR149415 strongly reduced the ability of vasopressin to increase intracellular Ca2+ concentration but also cAMP, suggesting a cooperation between V1BR and V2R in IMCD cells expressing both receptors. This cooperation arises from a cross talk between second messenger cascade involving PKC rather than receptor heterodimerization, as supported by potentiation of arginine vasopressin-stimulated cAMP production in human embryonic kidney-293 cells coexpressing the two receptor isoforms and negative results obtained by bioluminescence resonance energy transfer experiments. In vivo, only acute administration of high doses of V1B agonist triggered significant diuretic effects, in contrast with injection of selective V2 agonist. This study brings new data on the localization and signaling pathways of V1BR in the kidney, highlights a cross talk between V1BR and V2R in the IMCD, and suggests that V1BR may counterbalance in some pathophysiological conditions the antidiuretic effect triggered by V2R activation.NEW & NOTEWORTHY Although V1BR mRNA has been detected in the kidney, the precise renal localization as well as pharmacological and physiological properties of this receptor remain unknown. Using original pharmaceutical tools, this study brings new data on the localization and signaling pathways of V1BR, highlights a cross talk between V1BR and V2 receptor (V2R) in the inner medullary collecting duct, and suggests that V1BR may counterbalance in some pathophysiological conditions the antidiuretic effect triggered by V2R activation.
Published: 2021

35. Fast and Accurate Estimation of Species-Specific Diversification Rates Using Data Augmentation

Author: Hélène Morlon, Odile Maliet, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), MORLON, Helene, Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), and Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris
Subjects: 0106 biological sciences, Accurate estimation, Computer science, Genetic Speciation, [SDV]Life Sciences [q-bio], Computation, Posterior probability, Inference, Biology, Diversification (marketing strategy), Macroevolution, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, 03 medical and health sciences, Diversification rates, Species Specificity, Genetics, Econometrics, Clade, Phylogeny, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, Phylogenetic tree, [SDV] Life Sciences [q-bio], Tree (data structure)
Abstract: Diversification rates vary across species as a response to various factors, including environmental conditions and species-specific features. Phylogenetic models that allow accounting for and quantifying this heterogeneity in diversification rates have proven particularly useful for understanding clades diversification. Recently, we introduced the cladogenetic diversification rate shift model, which allows inferring multiple rate changes of small magnitude across lineages. Here, we present a new inference technique for this model that considerably reduces computation time through the use of data augmentation and provide an implementation of this method in Julia. In addition to drastically reducing computation time, this new inference approach provides a posterior distribution of the augmented data, that is the tree with extinct and unsampled lineages as well as associated diversification rates. In particular, this allows extracting the distribution through time of both the mean rate and the number of lineages. We assess the statistical performances of our approach using simulations and illustrate its application on the entire bird radiation.[Birth–death model; data augmentation; diversification; macroevolution.]
Published: 2021

36. From individual-based epidemic models to McKendrick-von Foerster PDEs: a guide to modeling and inferring COVID-19 dynamics

Author: Félix Foutel-Rodier, François Blanquart, Philibert Courau, Peter Czuppon, Jean-Jil Duchamps, Jasmine Gamblin, Élise Kerdoncuff, Rob Kulathinal, Léo Régnier, Laura Vuduc, Amaury Lambert, Emmanuel Schertzer, Université du Québec à Montréal = University of Québec in Montréal (UQAM), Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CIRB), Labex MemoLife, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Collège de France (CdF (institution))-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Infection, Anti-microbiens, Modélisation, Evolution (IAME (UMR_S_1137 / U1137)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité)-Université Sorbonne Paris Nord, Westfälische Wilhelms-Universität Münster = University of Münster (WWU), Laboratoire de Mathématiques de Besançon (UMR 6623) (LMB), Université de Bourgogne (UB)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC), Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB ), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), University of California [Berkeley] (UC Berkeley), University of California (UC), Temple University [Philadelphia], Pennsylvania Commonwealth System of Higher Education (PCSHE), Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée (LPTMC), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Vienna [Vienna], SMILE - Stochastic models for the inference of life evolution, Laboratoire de Probabilités et Modèles Aléatoires (LPMA), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre interdisciplinaire de recherche en biologie (CIRB), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Labex MemoLife, Institute for Evolution and Biodiversity, Department of Molecular and Cellular Biology [Berkeley, CA, USA], Université Paris-Saclay, Faculty of Mathematics [Vienne, Autriche], and Duchamps, Jean-Jil
Subjects: [MATH.MATH-PR] Mathematics [math]/Probability [math.PR], Primary: 92D30, Secondary: 60J80, 60J85, 35Q92, [SDV.BID.EVO]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Populations and Evolution [q-bio.PE], [SDV]Life Sciences [q-bio], Applied Mathematics, Probability (math.PR), Populations and Evolution (q-bio.PE), COVID-19, Models, Biological, Agricultural and Biological Sciences (miscellaneous), [MATH.MATH-PR]Mathematics [math]/Probability [math.PR], FOS: Biological sciences, Modeling and Simulation, [SDV.BID.EVO] Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Populations and Evolution [q-bio.PE], FOS: Mathematics, Humans, Quantitative Biology::Populations and Evolution, Quantitative Biology - Populations and Evolution, Epidemics, Mathematics - Probability, Forecasting, Probability
Abstract: International audience; We present a unifying, tractable approach for studying the spread of viruses causing complex diseases that require to be modeled using a large number of types (e.g., infective stage, clinical state, risk factor class). We show that recording each infected individual's infection age, i.e., the time elapsed since infection, 1. The age distribution $n(t, a)$ of the population at time $t$ can be described by means of a first-order, one-dimensional partial differential equation (PDE) known as the McKendrick-von Foerster equation. 2. The frequency of type $i$ at time $t$ is simply obtained by integrating the probability $p(a, i)$ of being in state $i$ at age a against the age distribution $n(t, a)$. The advantage of this approach is three-fold. First, regardless of the number of types, macroscopic observables (e.g., incidence or prevalence of each type) only rely on a one-dimensional PDE "decorated" with types. This representation induces a simple methodology based on the McKendrick-von Foerster PDE with Poisson sampling to infer and forecast the epidemic. We illustrate this technique using a French data from the COVID-19 epidemic. Second, our approach generalizes and simplifies standard compartmental models using high-dimensional systems of ordinary differential equations (ODEs) to account for disease complexity. We show that such models can always be rewritten in our framework, thus, providing a low-dimensional yet equivalent representation of these complex models. Third, beyond the simplicity of the approach, we show that our population model naturally appears as a universal scaling limit of a large class of fully stochastic individual-based epidemic models, here the initial condition of the PDE emerges as the limiting age structure of an exponentially growing population starting from a single individual.
Published: 2022

37. Individual differences in cocaine-induced conditioned place preference in male rats: Behavioral and transcriptomic evidence

Author: Luisa Alessandra Atehortua Martinez, Emmanuel Curis, Nawel Mekdad, Claire Larrieu, Cindie Courtin, Laurent Jourdren, Corinne Blugeon, Jean-Louis Laplanche, Bruno Megarbane, Cynthia Marie-Claire, Nadia Benturquia, Optimisation thérapeutique en Neuropsychopharmacologie (OPTeN (UMR_S_1144 / U1144)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Cité (UPCité), Laboratoire de biomathématiques, EA 7537 [Paris] (BioSTM), Université Paris Cité - UFR Pharmacie [Santé] (UPCité UFR Pharmacie), Université Paris Cité (UPCité)-Université Paris Cité (UPCité), Service d’Hématologie Biologique [CHU Lariboisière], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Lariboisière-Fernand-Widal [APHP], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP), Institut de biologie de l'Ecole Normale Supérieure (IBENS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), GenomiqueENS (Genomique ENS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Marie-Claire, Cynthia
Subjects: Pharmacology, Male, immediate early genes, variability, [SDV.MHEP.PSM] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Psychiatrics and mental health, Individuality, [SDV.GEN.GH] Life Sciences [q-bio]/Genetics/Human genetics, conditioned place preference, Nucleus Accumbens, Extinction, Psychological, Rats, Rats, Sprague-Dawley, Psychiatry and Mental health, transcriptomics, [SDV.GEN.GH]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Human genetics, Cocaine, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], [SDV.MHEP.PSM]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Psychiatrics and mental health, [SDV.BBM.GTP] Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], Animals, RNA, Pharmacology (medical), Transcriptome
Abstract: Background: Substance use disorder emerges in a small proportion of drug users and has the characteristics of a chronic relapsing pathology. Aims: Our study aimed to demonstrate and characterize the variability in the expression of the rewarding effects of cocaine in the conditioned place preference (CPP) paradigm. Methods: A cocaine-CPP paradigm in male Sprague–Dawley rats with an extinction period of 12 days and reinstatement was conducted. A statistical model was developed to distinguish rats expressing or not a cocaine-induced place preference. Results: Two groups of rats were identified: rats that did express rewarding effects (CPP expression (CPPE), score >102 s) and rats that did not (no CPP expression (nCPPE), score between −85 and 59 s). These two groups did not show significant differences in a battery of behavioral tests. To identify differentially expressed genes in the CPPE and nCPPE groups, a whole-transcriptome ribonucleic acid-sequencing analysis was performed in the nucleus accumbens (NAc) 24 h after the CPP test. Four immediate early genes ( Fos, Egr2, Nr4a1, and Zbtb37) were differentially expressed in the NAc of CPPE rats after expression of CPP. Variability in cocaine-induced place preference persisted in the CPPE and nCPPE groups after the extinction and reinstatement phases. Transcriptomic differences observed after reinstatement were distinct from those observed immediately after expression of CPP. Conclusion: These new findings provide insights into the identification of mechanisms underlying interindividual variability in the response to cocaine’s rewarding effects.
Published: 2022

38. A Plastidial Glycolytic-Gluconeogenic Switch of Mitochondrial Origin Enables Diatom Adaptations to High Latitudes

Author: Richard G. Dorrell, Yue Liang, Nolwenn Gueguen, Tomomi Nonoyama, Youjun Zhang, Dany Croteau, Mathias Penot, Sandrine Adiba, Benjamin Bailleul, Valérie Gros, Juan José Pierella Karlusich, Nathanaël Zweig, Alisdair R. Fernie, Juliette Jouhet, Eric Maréchal, Chris Bowler, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), First Institute of Oceanography [Qingdao] (FIO), Ministry of Natural Resources of China, Physiologie cellulaire et végétale (LPCV), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA), Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology (MPI-MP), Max-Planck-Gesellschaft, Biologie du chloroplaste et perception de la lumière chez les micro-algues ( 1049796 ), Biologie du chloroplaste et perception de la lumière chez les micro-algues, Institut de biologie physico-chimique (IBPC (FR_550)), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de biologie physico-chimique (IBPC (FR_550)), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-21-CE02-0014,PanArctica,Caractérisation phylogénétique, écologique et physiologique de le pan-génome des algues Arctiques(2021), and ANR-22-ERCS-0018,ChloroMosaic,Caractérisation moléculaire du réussite environnemental de la chloroplaste secondaire rouge(2022)
Subjects: [SDV.BBM.BM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Molecular biology
Abstract: Organic carbon fixed through the Calvin Cycle can be diverted towards different metabolic fates within and beyond the plastids of photosynthetic eukaryotes. These include export to the cytoplasm and mitochondrial respiration; gluconeogenesis of storage compounds; and the anabolic synthesis of lipids, amino acids and cofactors via the plastidial pyruvate hub. In plants, pyruvate is principally synthesised via the lower half of glycolysis-gluconeogenesis in the cytoplasm, although a secondary plastid-targeted pathway in non-photosynthetic tissue directly links glyceraldehyde-3-phosphate to the pyruvate hub. Here, we characterize a complete plastidial lower half glycolytic-gluconeogenic pathway in the photosynthetic plastids of diatoms, obligately photosynthetic eukaryotic algae that are important contributors to marine primary production. We show that the two enzymes required to complete plastidial glycolysis-gluconeogenesis, plastidial Enolase and PGAM (bis-phospho-glycerate mutase), originated through recent duplications of mitochondria-targeted respiratory glycolytic isoforms. Through CRISPR-Cas9 mutagenesis and integrative ‘omic analyses in the diatom Phaeodactylum tricornutum, we present evidence that this pathway functions to divert excess plastidial glyceraldehyde-3-phosphate into diverse fates accessed from the pyruvate hub, and may potentially also function in the gluconeogenic direction to permit more efficient management of cellular carbon. Considering meta-genomic data, we show that this pathway is of greater importance in polar and sub-polar oceans, in which diatoms dominate primary production; and considering experimental data, we show that this principally relates to the elongated photoperiods present at high latitudes. Our data provide insights into the functions of a poorly understood yet evolutionarily recurrent plastidial metabolic pathway, and a further explanation for the success of diatoms in the contemporary ocean.
Published: 2022

39. Sustained deep-tissue voltage recording using a fast indicator evolved for two-photon microscopy

Author: Zhuohe Liu, Xiaoyu Lu, Vincent Villette, Yueyang Gou, Kevin L. Colbert, Shujuan Lai, Sihui Guan, Michelle A. Land, Jihwan Lee, Tensae Assefa, Daniel R. Zollinger, Maria M. Korympidou, Anna L. Vlasits, Michelle M. Pang, Sharon Su, Changjia Cai, Emmanouil Froudarakis, Na Zhou, Saumil S. Patel, Cameron L. Smith, Annick Ayon, Pierre Bizouard, Jonathan Bradley, Katrin Franke, Thomas R. Clandinin, Andrea Giovannucci, Andreas S. Tolias, Jacob Reimer, Stéphane Dieudonné, François St-Pierre, Rice University [Houston], Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Baylor College of Medicine (BCM), Baylor University, University of Tübingen, Stanford University, University of North Carolina [Chapel Hill] (UNC), University of North Carolina System (UNC), Foundation for Research and Technology - Hellas (FORTH), and VILLETTE, Vincent
Subjects: Neurons, Microscopy, Photons, two-photon fluorescence microscopy, [SDV]Life Sciences [q-bio], GEVI, high-throughput screening, random-access microscopy, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, starburst amacrine cells, genetically encoded voltage indicator, [SDV] Life Sciences [q-bio], Mice, fly vision, Interneurons, pairwise voltage correlations, Animals, Wakefulness, JEDI-2P, voltage imaging
Abstract: International audience; Genetically encoded voltage indicators are emerging tools for monitoring voltage dynamics with cell-type specificity. However, current indicators enable a narrow range of applications due to poor performance under two-photon microscopy, a method of choice for deep-tissue recording. To improve indicators, we developed a multiparameter high-throughput platform to optimize voltage indicators for two-photon microscopy. Using this system, we identified JEDI-2P, an indicator that is faster, brighter, and more sensitive and photostable than its predecessors. We demonstrate that JEDI-2P can report light-evoked responses in axonal termini of Drosophila interneurons and the dendrites and somata of amacrine cells of isolated mouse retina. JEDI-2P can also optically record the voltage dynamics of individual cortical neurons in awake behaving mice for more than 30 min using both resonant-scanning and ULoVE random-access microscopy. Finally, ULoVE recording of JEDI-2P can robustly detect spikes at depths exceeding 400 μm and report voltage correlations in pairs of neurons.
Published: 2022

40. Neural network and kinetic modelling of human genome replication reveal replication origin locations and strengths

Author: Jean-Michel Arbona, Hadi Kabalane, Jeremy Barbier, Arach Goldar, Olivier Hyrien, Benjamin Audit, Laboratoire de biologie et modélisation de la cellule (LBMC UMR 5239), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Physique de l'ENS Lyon (Phys-ENS), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cancéropôle Ile-de-France and the INCa (PL-BIO16-302). Ligue Nationale Contre le Cancer (Comité de Paris, RS19/75-75).Association pour la Recherche sur le Cancer (PJA 20171206387).Fondation pour la Recherche Médicale (FRM EQU202203014910), ANR-18-CE45-0002,NanoPoRep,Le sequençage nanopore pour une cartographie haute-performance de la réplication de l'ADN(2018), ANR-19-CE12-0028,HUDROR,Origines de réplication humaines : réconcilier des visions disparates(2019), Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon (IGFL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Subjects: [SDV]Life Sciences [q-bio], [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI]
Abstract: In human and other metazoans, the determinants of replication origin location and strength are still elusive. Origins are licensed in G1 phase and fired in S phase of the cell cycle, respectively. It is debated which of these two temporally separate steps determines origin efficiency. Experiments can independently profile mean replication timing (MRT) and replication fork directionality (RFD) genome-wide. Such profiles contain information on multiple origins’ properties and on fork speed. Due to possible origin inactivation by passive replication, however, observed and intrinsic origin efficiencies can markedly differ. Thus, there is a need for methods to infer intrinsic from observed origin efficiency, which is context-dependent. Here, we show that MRT and RFD data are highly consistent with each other but contain information at different spatial scales. Using neural networks, we infer an origin licensing landscape that, when inserted in an appropriate simulation framework, jointly predicts MRT and RFD data with unprecedented precision and underlies the importance of dispersive origin firing. We furthermore uncover an analytical formula that predicts intrinsic from observed origin efficiency combined with MRT data. Comparison of inferred intrinsic origin efficiencies with experimental profiles of licensed origins (ORC, MCM) and actual initiation events (Bubble-seq, SNS-seq, OK-seq, ORM) show that intrinsic origin efficiency is not solely determined by licensing efficiency. Thus, human replication origin efficiency is set at both the origin licensing and firing steps.Author SummaryDNA replication is a vital process that produces two identical replicas of DNA from one DNA molecule, ensuring the faithful transmission of genetic information from mother to daughter cells. The synthesis of new DNA strands initiates at multiple sites, termed replication origins, propagates bidirectionally, and terminates by merging of converging strands. Replication initiation continues in unreplicated DNA but is blocked in replicated DNA. Experiments have only given partial information about origin usage. In this work we reveal the exact propensity of any site to initiate replication along human chromosomes. First, we simulate the DNA replication process using approximate origin information, predict the direction and time of replication at each point of the genome, and train a neural network to precisely recover from the predictions the starting origin information. Second, we apply this network to real replication time and direction data, extracting the replication initiation propensity landscape that exactly predicts them. We compare this landscape to independent origin usage data, benchmarking them, and to landscapes of protein factors that mark potential origins. We find that the local abundance of such factors is insufficient to predict replication initiation and we infer to which extent other chromosomal cues locally influence potential origin usage.
Published: 2022

41. Single amino-acid mutation in a Drosoph ila melanogaster ribosomal protein: An insight in uL11 transcriptional activity

Author: Delphine Dardalhon-Cuménal, Karine Dias, Héloïse Grunchec, Valérie Ribeiro, Jérôme Deraze, Hélène Thomassin, Frédérique Peronnet, Anne Coléno-Costes, Sébastien Bloyer, Emmanuèle Mouchel-Vielh, Laboratoire de Biologie du Développement [IBPS] (LBD), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), GenomiqueENS (Genomique ENS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département de Biologie - ENS Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Peronnet, Frédérique
Subjects: Ribosomal Proteins, Transcriptional Activation, [SDV]Life Sciences [q-bio], RNA polymerase II, Ribosome, Chromodomain, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Ribosomal protein, Transcription (biology), Animals, Drosophila Proteins, Enhancer, Transcription factor, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, Multidisciplinary, biology, Lysine, biology.organism_classification, Cell biology, [SDV] Life Sciences [q-bio], Mutation, biology.protein, Drosophila melanogaster, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract: The ribosomal protein uL11 is located at the basis of the ribosome P-stalk and plays a paramount role in translational efficiency. In addition, no mutant for uL11 is available suggesting that this gene is haplo-insufficient as many other Ribosomal Protein Genes (RPGs). We have previously shown that overexpression of Drosophila melanogaster uL11 enhances the transcription of many RPGs and Ribosomal Biogenesis genes (RiBis) suggesting that uL11 might globally regulate the level of translation through its transcriptional activity. Moreover, uL11 trimethylated on lysine 3 (uL11K3me3) interacts with the chromodomain of the Enhancer of Polycomb and Trithorax Corto, and both proteins co- localize with RNA Polymerase II at many sites on polytene chromosomes. These data have led to the hypothesis that the N-terminal end of uL11, and more particularly the trimethylation of lysine 3, supports the extra-ribosomal activity of uL11 in transcription. To address this question, we mutated the lysine 3 codon using a CRISPR/Cas9 strategy and obtained several lysine 3 mutants. We describe here the first mutants of D. melanogaster uL11. Unexpectedly, the uL11K3A mutant, in which the lysine 3 codon is replaced by an alanine, displays a genuine Minute phenotype known to be characteristic of RPG deletions (longer development, low fertility, high lethality, thin and short bristles) whereas the uL11K3Y mutant, in which the lysine 3 codon is replaced by a tyrosine, is unaffected. In agreement, the rate of translation decreases in uL11K3A but not in uL11K3Y. Co-immunoprecipitation experiments show that the interaction between uL11 and the Corto chromodomain is impaired by both mutations. RNA- seq analysis from wing imaginal discs shows enrichment in the GO categories “glutathione metabolism” for up-regulated genes in both uL11K3A and uL11K3Y mutants and “regulation of transcription” for down-regulated genes in uL11K3A only. Analysis of the cis-regulatory sequences of these genes suggests that uL11 might regulate transcription of target genes in concert with the couple of transcription factors Mad/Med that mediate response to the Bone Morphogenetic Protein (BMP) signaling pathway.
Published: 2022

42. Gene essentiality and variability: What is the link? A within- and between-species perspective

Author: Tania Dubois‐Mignon, Philippe Monget, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Physiologie de la reproduction et des comportements [Nouzilly] (PRC), Institut Français du Cheval et de l'Equitation [Saumur] (IFCE)-Université de Tours (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), and Marchoux, Eric
Subjects: [SDV.SA]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences, [SDV.SA] Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences, Genes, Essential, gene variability, [SDV.BDLR]Life Sciences [q-bio]/Reproductive Biology, human disease, Adaptation, Physiological, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Phenotype, gene essentiality, evolution, Humans, human, Selection, Genetic, [SDV.BDLR] Life Sciences [q-bio]/Reproductive Biology
Abstract: International audience; A gene is considered essential when its loss of function results in a deleterious phenotype, hugely reducing the organism's viability or fitness. However, the link between the essentiality of a gene and its degree of polymorphism is unclear. In this review, we show that there is a place for a certain degree of variability, even for essential genes. We first study the role of infectious diseases in the prevalence of genetic disorders among humans: balancing selection has selected harmful variants due to the selective pressure of pathogens because the heterozygous carrier can resist them. Then we show that the environment can induce adaptation of species by rapidly evolving genes. We also study the role of positive selection on speciation, particularly upon genes of the immune, reproductive and nervous systems. Finally, we highlight the role of regulatory sequences in changes in morphology between species and adaptation to the environment within species.
Published: 2022

43. Combining DNA scaffolds and acoustic force spectroscopy to characterize individual protein bonds

Author: Wang, Yong, Valotteau, Claire, Aimard, Adrien, Villanueva, Lorenzo, Kostrz, Dorota, Follenfant, Maryne, Strick, Terence, Chames, Patrick, Rico, Felix, Gosse, Charlie, Limozin, Laurent, Adhésion et Inflammation (LAI), Aix Marseille Université (AMU)-Assistance Publique - Hôpitaux de Marseille (APHM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille (CRCM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut Paoli-Calmettes, Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC)-Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AMIDEX Emergence Innovation, and Plan Cancer PhysCancer
Subjects: [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], [PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det]
Abstract: International audience; Single-molecule data are of great significance in biology, chemistry, and medicine. However, new experimental tools to characterize, in a multiplexed manner, protein bond rupture under force are still needed. Acoustic force spectroscopy (AFS) is an emerging manipulation technique which generates acoustic waves to apply force in parallel on multiple microbeads tethered to a surface. We here exploite this configuration in combination with the recently developed modular junctured-DNA (J-DNA) scaffold that have been designed to study protein-protein interactions at the single-molecule level. By applying repetitive constant force steps on the FKBP12-rapamycin-FRB complex, we measure its unbinding kinetics under force at the single-bond level. Special efforts are made in analyzing the data in order to identify potential pitfalls. We propose a calibration method allowing in situ force determination during the course of the unbinding measurement. We compare our results with well-established techniques, such as magnetic tweezers, to ensure their accuracy. We also apply our strategy to study the force dependent rupture of a single domain antibody with its antigen. Overall, we get a good agreement with the published parameters that have been obtained at zero force and population level. Thus, our technique offers single-molecule precision for multiplexed measurements of interactions of biotechnological and medical interest.
Published: 2022

44. Genomic evidence for global ocean plankton biogeography shaped by large-scale current systems

Author: Richter, Daniel J., Watteaux, Romain, Vannier, Thomas, Leconte, Jade, Frémont, Paul, Reygondeau, Gabriel, Maillet, Nicolas, Henry, Nicolas, Benoit, Gaëtan, da Silva, Ophélie, Delmont, Tom O., Fernández-Guerra, Antonio, Suweis, Samir, Narci, Romain, Berney, Cedric, Eveillard, Damien, Gavory, Frederick, Guidi, Lionel, Labadie, Karine, Mahieu, Eric, Poulain, Julie, Romac, Sarah, Roux, Simon, Dimier, Céline, Kandels‐Lewis, Stefanie, Picheral, Marc, Searson, Sarah, Oceans, Tara, Pesant, Stéphane, Aury, Jean-Marc, Brum, Jennifer R., Lemaitre, Claire, Pelletier, Eric, Bork, Peer, Sunagawa, Shinichi, Lombard, Fabien, Karp-Boss, Lee, Bowler, Chris, Sullivan, Matthew B., Karsenti, Eric, Mariadassou, Mahendra, Probert, Ian, Peterlongo, Pierre, Wincker, Patrick, Vargas, Colomban de, Ribera d’Alcalà, Maurizio, Iudicone, Daniele, Jaillon, Olivier, Tara Oceans Coordinators, Centre National de la Recherche Scientifique (France), European Molecular Biology Laboratory, Centre National de Séquençage (France), National Fund for Scientific Research (Belgium), Stazione Zoologica Anton Dohrn, Università degli Studi di Milano, Université Paris Sciences & Lettres, Agence Nationale de la Recherche (France), National Science Foundation (US), Veolia Foundation, Région Bretagne, World Courier, Illumina, Cap L’Orient, Fondation EDF, Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité, Fondation Prince Albert II de Monaco, Ministère de l'Europe et des Affaires étrangères (France), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Stazione Zoologica Anton Dohrn (SZN), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Génomique d'Evry (IG), Université Paris-Saclay-Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Genoscope - Centre national de séquençage [Evry] (GENOSCOPE), Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), University of British Columbia (UBC), Hub Bioinformatique et Biostatistique - Bioinformatics and Biostatistics HUB, Institut Pasteur [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Max Planck Institute for Marine Microbiology, Max-Planck-Gesellschaft, Dipartimento di Fisica e Astronomia 'Galileo Galilei', Università degli Studi di Padova = University of Padua (Unipd), Consorzio Nazionale Interuniversitario per le Scienze FIsiche della Materia (CNISM), Mathématiques et Informatique Appliquées du Génome à l'Environnement [Jouy-En-Josas] (MaIAGE), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Station biologique de Roscoff (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Combinatoire et Bioinformatique (LS2N - équipe COMBI), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de la Mer de Villefranche (IMEV), Institut de Biologie François JACOB (JACOB), Ohio State University [Columbus] (OSU), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Center for Marine Environmental Sciences [Bremen] (MARUM), Universität Bremen, Ecology and Evolutionary Biology [Tucson] (EEB), University of Arizona, Scalable, Optimized and Parallel Algorithms for Genomics (GenScale), Inria Rennes – Bretagne Atlantique, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-GESTION DES DONNÉES ET DE LA CONNAISSANCE (IRISA-D7), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes 1 (UR1), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut de Recherche en Informatique et Systèmes Aléatoires (IRISA), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), European Molecular Biology Laboratory [Heidelberg] (EMBL), University of Maine, Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fédération de recherche de Roscoff (FR2424), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), French National Research Agency (ANR)HYDROGEN/ANR-14CE23-0001, National Science Foundation (NSF)OCE-1536989, OCE-1829831, Commissariat a l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, Graphene Flagship, European Project: 634486,H2020,H2020-BG-2014-2,INMARE(2015), European Project: 287589,EC:FP7:KBBE,FP7-OCEAN-2011,MICRO B3(2012), Adaptation et diversité en milieu marin (AD2M), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Universita degli Studi di Padova, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Combinatoire et Bioinformatique (COMBI), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Bretagne Sud (UBS)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-CentraleSupélec-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff (SBR), Centre de Mathématiques et de Leurs Applications (CMLA), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pasteur [Paris], Infectiologie Santé Publique (ISP-311), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Tours, Institut Pprime (PPRIME), Université de Poitiers-ENSMA-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Laboratoire d'Informatique de Nantes Atlantique (LINA), Mines Nantes (Mines Nantes)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-CentraleSupélec-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-École Centrale de Nantes (ECN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-École normale supérieure - Rennes (ENS Rennes)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Subjects: 010504 meteorology & atmospheric sciences, Biogeography, Oceans and Seas, Context (language use), 01 natural sciences, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, 03 medical and health sciences, plankton biogeography, genomics, Ecosystem, genetics, 14. Life underwater, microbial oceanography, 030304 developmental biology, 0105 earth and related environmental sciences, Seascape, [SDV.EE]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment, 0303 health sciences, metagenomics, General Immunology and Microbiology, Geography, General Neuroscience, Ocean current, fungi, Community structure, General Medicine, 15. Life on land, Plankton, Oceanography, 13. Climate action, Metagenomics, metabarcoding, ecology, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM]
Abstract: Biogeographical studies have traditionally focused on readily visible organisms, but recent technological advances are enabling analyses of the large-scale distribution of microscopic organisms, whose biogeographical patterns have long been debated. Here we assessed the global structure of plankton geography and its relation to the biological, chemical, and physical context of the ocean (the ‘seascape’) by analyzing metagenomes of plankton communities sampled across oceans during the Tara Oceans expedition, in light of environmental data and ocean current transport. Using a consistent approach across organismal sizes that provides unprecedented resolution to measure changes in genomic composition between communities, we report a pan-ocean, size-dependent plankton biogeography overlying regional heterogeneity. We found robust evidence for a basin-scale impact of transport by ocean currents on plankton biogeography, and on a characteristic timescale of community dynamics going beyond simple seasonality or life history transitions of plankton., We thank the commitment of the following people and sponsors who made this expedition possible: CNRS (in particular Groupement de Recherche GDR3280), European Molecular Biology Laboratory (EMBL), Genoscope/CEA, Fund for Scientific Research – Flanders, VIB, Stazione Zoologica Anton Dohrn, UNIMIB, Paris Sciences et Lettres (PSL) Research University (ANR-11-IDEX-0001–02), the French Government ANR (projects FRANCE GENOMIQUE/ANR-10-INBS-09, MEMO LIFE/ANR-10-LABX-54, POSEIDON/ANR-09-BLAN-0348, PROMETHEUS/ANR-09-PCS-GENM-217, MAPPI/ANR-2010-COSI-004, TARA-GIRUS/ANR-09-PCS-GENM-218), US NSF grant DEB-1031049, FWO, BIO5, Biosphere 2, Agnès b., the Veolia Environment Foundation, Région Bretagne, World Courier, Illumina, Cap L’Orient, the EDF Foundation EDF Diversiterre, FRB, the Prince Albert II de Monaco Foundation, Etienne Bourgois, the Tara schooner and its captain and crew. We thank MERCATOR-CORIOLIS and ACRI-ST for providing daily satellite data during the expedition. The bulk of genomic computations were performed using the Airain HPC machine provided through GENCI- [TGCC/CINES/IDRIS] (grants t2011076389, t2012076389, t2013036389, t2014036389, t2015036389 and t2016036389). We are also grateful to the French Ministry of Foreign Affairs for supporting the expedition and to the countries who granted us sampling permissions.
Published: 2022

45. Adaptations of intracellular bacteria to vacuolar or cytosolic niches

Author: Thomas Petit, Alice Lebreton, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Programme Émergence(s) Recherche médicale de la mairie de Paris, ANR-20-CE15-0030,LiVaLife,Dynamique et contribution à l'infection des vies intravacuolaires de Listeria(2020), Lebreton, Alice, and Dynamique et contribution à l'infection des vies intravacuolaires de Listeria - - LiVaLife2020 - ANR-20-CE15-0030 - AAPG2020 - VALID
Subjects: Salmonella typhimurium, Microbiology (medical), vacuole, invasive bacteria, pathogenic bacteria, [SDV.BC.BC]Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology/Subcellular Processes [q-bio.SC], Listeria monocytogenes, Microbiology, [SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, Infectious Diseases, intracellular lifestyle, [SDV.MHEP.MI]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases, Virology, Host-Pathogen Interactions, Vacuoles, [SDV.BC.BC] Life Sciences [q-bio]/Cellular Biology/Subcellular Processes [q-bio.SC], [SDV.MHEP.MI] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases, cytosol, [SDV.MP.BAC] Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology
Abstract: International audience; Invasive bacteria colonise their host tissues by establishing niches inside eukaryotic cells, where they grow either in the cytosol or inside a specialised vacuole. These two distinct intracellular lifestyles both present benefits but also impose various constraints on pathogenic microorganisms, in terms of nutrient acquisition, space requirements, exposure to immune responses, and ability to disseminate. Here we review the major characteristics of cytosolic and vacuolar lifestyles and the strategies used by bacteria to overcome challenges specific to each compartment. Recent research providing evidence that these scenarios are not mutually exclusive is presented, with the dual lifestyles of two foodborne pathogens, Listeria monocytogenes and Salmonella Typhimurium, discussed in detail. Finally, we elaborate on the conceptual implications of polyvalence from the perspective of host-pathogen interactions.
Published: 2022

46. Stepwise recombination suppression around the mating-type locus in the fungusSchizothecium tetrasporum(Ascomycota, Sordariales)

Author: Nina Vittorelli, Alodie Snirc, Emilie Levert, Valérie Gautier, Christophe Lalanne, Elsa De Filippo, Ricardo C. Rodríguez de la Vega, Pierre Gladieux, Sonia Guillou, Yu Zhang, Sravanthi Tejomurthula, Igor V. Grigoriev, Robert Debuchy, Philippe Silar, Tatiana Giraud, Fanny E. Hartmann, Ecologie Systématique et Evolution (ESE), AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Interdisciplinaire des Energies de Demain (LIED (UMR_8236)), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Plant Health Institute of Montpellier (UMR PHIM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut Agro Montpellier, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Université de Montpellier (UM), Lawrence Berkeley National Laboratory [Berkeley] (LBNL), University of California [Berkeley] (UC Berkeley), University of California (UC), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Louis D. Foundation award, EvolSexChrom ERC advanced grant #832352, and DOE-JGI CSP grant #504394
Subjects: [SDV.GEN]Life Sciences [q-bio]/Genetics, [SDV.MP]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology, [SDV]Life Sciences [q-bio], [SDV.BDLR]Life Sciences [q-bio]/Reproductive Biology, [SDV.MP.MYC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Mycology
Abstract: Recombination is often suppressed at sex-determining loci in plants and animals, and at self-incompatibility or mating-type loci in plants and fungi. In fungal ascomycetes, recombination suppression around the mating-type locus is associated with pseudo-homothallism,i.e., the production of self-fertile dikaryotic sexual spores carrying the two opposite mating types. This has been well studied in two species complexes from different families of Sordariales:Podospora anserinaandNeurospora tetrasperma. However, it is unclear whether this intriguing convergent association holds in other species. We show here thatSchizothecium tetrasporum, a fungus from a third family in the order Sordariales, also produces mostly self-fertile dikaryotic spores carrying the two opposite mating types. This was due to a high frequency of second meiotic division segregation at the mating-type locus, indicating the occurrence of a single and systematic crossing-over event between the mating-type locus and the centromere, as inP. anserina. The mating-type locus has the typical Sordariales organization, plus aMAT1-1-1pseudogene in theMAT1-2haplotype. High-quality genome assemblies of opposite mating types and segregation analyses revealed a suppression of recombination in a region of 1.3 Mb around the mating-type locus. We detected three evolutionary strata, displaying a stepwise extension of recombination suppression, but no rearrangement or transposable element accumulation in the non-recombining region. Our findings indicate a convergent evolution of self-fertile dikaryotic sexual spores across multiple ascomycete fungi. The particular pattern of meiotic segregation at the mating-type locus was associated with recombination suppression around this locus, that had extended stepwise. This association is consistent with a recently proposed mechanism of deleterious allele sheltering through recombination suppression around a permanently heterozygous locus.AUTHOR SUMMARYRecombination allows faster adaptation and the purging of deleterious mutation but is often paradoxically lacking in sex chromosomes. It has been recently recognized that recombination can also be suppressed on fungal mating-type chromosomes, but the evolutionary explanation and the proximal mechanism of this phenomenon remain unclear. By studying here the sexual biology of a poorly studied mold living in rabbit dung, we reveal a striking convergence in three distant fungal lineages of an independently evolved association between the production of self-fertile sexual spores (carrying two nuclei with opposite mating types), a particular segregation of the mating-type locus and the lack of recombination on mating-type chromosomes, having evolved stepwise. Such a convergent association suggests causal relationships and will contribute to unveil the evolutionary causes of recombination suppression.Graphical summary
Published: 2022

47. DEEP LEARNING FROM PHYLOGENIES TO UNCOVER THE EPIDEMIOLOGICAL DYNAMICS OF OUTBREAKS

Author: Voznica, J., Zhukova, A., Boskova, V., Saulnier, E., Lemoine, F., Moslonka-Lefebvre, M., Gascuel, O., Bioinformatique évolutive - Evolutionary Bioinformatics, Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hub Bioinformatique et Biostatistique - Bioinformatics and Biostatistics HUB, Institut Pasteur [Paris] (IP)-Université Paris Cité (UPCité), Epidémiologie et modélisation de la résistance aux antimicrobiens - Epidemiology and modelling of bacterial escape to antimicrobials (EMAE), Centre de recherche en épidémiologie et santé des populations (CESP), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Paul Brousse-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris-Saclay, University of Vienna [Vienna], Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB ), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École pratique des hautes études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), J.V. is supported by Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay and by ED Frontières de l’Innovation en Recherche et Education, Programme Bettencourt. V.B. would like to thank Swiss National Science Foundation for funding (Early PostDoc mobility grant P2EZP3_184543). O.G. is supported by PRAIRIE (ANR-19-P3IA-0001)., ANR-19-P3IA-0001,PRAIRIE,PaRis Artificial Intelligence Research InstitutE(2019), Gascuel, Olivier, and PaRis Artificial Intelligence Research InstitutE - - PRAIRIE2019 - ANR-19-P3IA-0001 - P3IA - VALID
Subjects: tree simulation and representation, [SDV.BID.EVO]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Populations and Evolution [q-bio.PE], [SDV.BID.EVO] Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Populations and Evolution [q-bio.PE], HIV, Deep learning, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], phylodynamics, molecular epidemiology, [INFO.INFO-BI] Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM]
Abstract: International audience; Widely applicable, accurate and fast inference methods in phylodynamics are needed to fully profit from the richness of genetic data in uncovering the dynamics of epidemics. Standard methods, including maximum-likelihood and Bayesian approaches, generally rely on complex mathematical formulae and approximations, and do not scale with dataset size. We develop a likelihood-free, simulation-based approach, which combines deep learning with (1) a large set of summary statistics measured on phylogenies or (2) a complete and compact representation of trees, which avoids potential limitations of summary statistics and applies to any phylodynamics model. Our method enables both model selection and estimation of epidemiological parameters from very large phylogenies. We demonstrate its speed and accuracy on simulated data, where it performs better than the state-of-the-art methods. To illustrate its applicability, we assess the dynamics induced by superspreading individuals in an HIV dataset of men-having-sex-with-men in Zurich. Our tool PhyloDeep is available on github.com/evolbioinfo/phylodeep.
Published: 2022

48. Deep learning from phylogenies to uncover the epidemiological dynamics of outbreaks

Author: Voznica, J., Zhukova, A., Boskova, V., Saulnier, E., Lemoine, F., Moslonka-Lefebvre, M., Gascuel, O., Bioinformatique évolutive - Evolutionary Bioinformatics, Institut Pasteur [Paris] (IP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hub Bioinformatique et Biostatistique - Bioinformatics and Biostatistics HUB, Institut Pasteur [Paris] (IP)-Université Paris Cité (UPCité), Epidémiologie et modélisation de la résistance aux antimicrobiens - Epidemiology and modelling of bacterial escape to antimicrobials (EMAE), Centre de recherche en épidémiologie et santé des populations (CESP), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Hôpital Paul Brousse-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris-Saclay, University of Vienna [Vienna], Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB ), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-École Pratique des Hautes Études (EPHE), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université des Antilles (UA), J.V. is supported by Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay and by ED Frontières de l’Innovation en Recherche et Education, Programme Bettencourt. V.B. would like to thank Swiss National Science Foundation for funding (Early PostDoc mobility grant P2EZP3_184543). O.G. is supported by PRAIRIE (ANR-19-P3IA-0001)., and ANR-19-P3IA-0001,PRAIRIE,PaRis Artificial Intelligence Research InstitutE(2019)
Subjects: Male, tree simulation and representation, Multidisciplinary, Statistical methods, [SDV.BID.EVO]Life Sciences [q-bio]/Biodiversity/Populations and Evolution [q-bio.PE], HIV, General Physics and Astronomy, Bayes Theorem, General Chemistry, phylodynamics, molecular epidemiology, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Disease Outbreaks, Deep Learning, Viral infection, Machine learning, Humans, Computer Simulation, [INFO.INFO-BI]Computer Science [cs]/Bioinformatics [q-bio.QM], Phylogeny
Abstract: Widely applicable, accurate and fast inference methods in phylodynamics are needed to fully profit from the richness of genetic data in uncovering the dynamics of epidemics. Standard methods, including maximum-likelihood and Bayesian approaches, generally rely on complex mathematical formulae and approximations, and do not scale with dataset size. We develop a likelihood-free, simulation-based approach, which combines deep learning with (1) a large set of summary statistics measured on phylogenies or (2) a complete and compact representation of trees, which avoids potential limitations of summary statistics and applies to any phylodynamics model. Our method enables both model selection and estimation of epidemiological parameters from very large phylogenies. We demonstrate its speed and accuracy on simulated data, where it performs better than the state-of-the-art methods. To illustrate its applicability, we assess the dynamics induced by superspreading individuals in an HIV dataset of men-having-sex-with-men in Zurich. Our tool PhyloDeep is available on github.com/evolbioinfo/phylodeep.
Published: 2022

49. Coupling biological, interior and atmosphere models to infer habitability and biosignatures

Author: Affholder, Antonin, Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université, Régis Ferrière, Stéphane Mazevet, and STAR, ABES
Subjects: Exoplanètes, Exoplanets, Habitability, Modeling, Icy moon, Numérique, [SDV.EE.BIO] Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Bioclimatology, Modélisation, Habitabilité, Biosignatures, [SDU.OTHER] Sciences of the Universe [physics]/Other, [SDV.EE.BIO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Bioclimatology, [SDU.OTHER]Sciences of the Universe [physics]/Other, Lunes de glace
Abstract: Is Earth’s ability to harbor life, habitability, a rare or unique occurrence in the Universe? What are remotely detectable signs of a biosphere, or biosignatures? These profound questions, once philosophical debates, may enter the realm of empirical science as the exploration of the solar system goes on with increasing ambition and means, as thousands of exoplanets have been detected in the past twenty-five years, and as upcoming ground and space telescopes might enable the characterization of their atmospheres. In this thesis, we leverage recent progress in theoretical and quantitative ecosystem science to present not only a biologist’s take on the meaning of habitability, but also the means of quantitative inference of habitability and biosignatures, as well as a path towards the assessment of astrobiological hypothesis on the exoplanet population level. Part I lays out the physiological modeling basis for energy-limited organisms and estimates model parameter values using published data to explore adaptation of micro organisms to temperature under the model's hypotheses. Second, Part II uses the modeling developed in Part I to assess the habitability and biosignatures of Saturn's icy moon Enceladus. Last, Part III couples this model to atmospheric, climate and geochemical modeling to predict patterns in exoplanet atmospheric composition versus orbital radius under various scenarios, thus paving the way to conceptualize exoplanet population level signatures of habitability and biosignatures., La capacité de la Terre à abriter la vie, autrement dit son habitabilité, est-elle rare ou même unique ? Que pourraient être des manifestations observables à distance, ou biosignatures, associées à l'existence d'une biosphère? Ces questions fondamentales pourraient passer des débats philosophiques à une science basée sur la donnée, alors que l'exploration du système solaire se poursuis et s'amplifie; ainsi que des milliers d'exoplanètes sont découvertes et que de nouveaux télescopes plus puissants sont mis en service dans l'espace comme au sol. Dans cette thèse, nous mobilisons des outils quantitatifs de la théorie des écosystèmes afin de donner non seulement un point de vue écosystémique au concept de l'habitabilité, mais également de concevoir les bases d'un moyen d'inférence quantitative de l'habitabilité et des biosignatures. La Partie I décrit un modèle de croissance microbienne limitée par l'accès à l'énergie chimique, estime la valeur des paramètres du modèle en utilisant des données publiées et explore l'adaptation des organismes à la température dans le contexte de ce modèle. La Partie II applique le modèle développé en partie I pour inférer quantitativement l'habitabilité et les potentielles biosignatures d'Encelade, une lune de glace de Saturne. Enfin, la Partie III couple ce modèle à des modèles d'atmosphère, de climat et de géochimie afin de simuler les corrélations entre la composition atmosphérique d'exoplanètes et leur situation autour de leur étoile sous différents scénarios. Ces travaux permettent de considérer les signatures d'habitabilité et les biosignatures au niveau de populations d'exoplanètes.
Published: 2022

50. Topoisomerase VI participates in an insulator-like function that prevents H3K9me2 spreading

Author: Louis-Valentin Méteignier, Cécile Lecampion, Florent Velay, Cécile Vriet, Laura Dimnet, Martin Rougée, Christian Breuer, Ludivine Soubigou-Taconnat, Keiko Sugimoto, Fredy Barneche, Christophe Laloi, Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Luminy Génétique et Biophysique des Plantes (LGBP), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Ecologie et biologie des interactions (EBI), Université de Poitiers-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS), Département de Biologie - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), RIKEN Center for Sustainable Resource Science [Yokohama] (RIKEN CSRS), RIKEN - Institute of Physical and Chemical Research [Japon] (RIKEN), Institut des Sciences des Plantes de Paris-Saclay (IPS2 (UMR_9213 / UMR_1403)), Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Velux Stiftung (Switzerland)., L.D. was supported by the Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives and Région Provence-Alpes-Côte d’Azur. F.V. is a recipient of a PhD fellowship from the French Ministry of Higher Education, Research and Innovation., Mass spectrometry analysis was performed at the IMM platform supported by a grant from the Groupement d’Intérêt Scientifique (GIS) Infrastrutures en Biologie Sante et Agronomie (IBiSA)., ANR-14-CE02-0010,SLOSAM,Signalisation du stress photooxydant dans les mécanismes d'acclimatation des plantes aux changements climatiques(2014), ANR-10-LABX-0054,MEMOLIFE,Memory in living systems: an integrated approach(2010), ANR-18-CE13-0004,ChromaLight,Functional links between nuclear architecture and epigenome reprogramming during plant adaptive responses to light(2018), ANR-17-CE12-0026,RiboStress,Interconnections génétiques, épigénétiques et protéiques au cours de la réorganisation fonctionnelle du nucléole et des réponses aux stress(2017), ANR-10-LABX-0040,SPS,Saclay Plant Sciences(2010), ANR-10-INBS-0009,France-Génomique,Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique(2010), ANR-10-JCJC-1205,CHROS,CHromatine et ROS : Rôle du facteur de remodelage de la chromatine topoisomérase VI dans la réponse transcriptionnelle des plantes à l'oxygène singulet et autres formes actives de l'oxygène lors de conditions de stress abiotique.(2010), BARNECHE, Fredy, Appel à projets générique - Signalisation du stress photooxydant dans les mécanismes d'acclimatation des plantes aux changements climatiques - - SLOSAM2014 - ANR-14-CE02-0010 - Appel à projets générique - VALID, Memory in living systems: an integrated approach - - MEMOLIFE2010 - ANR-10-LABX-0054 - LABX - VALID, APPEL À PROJETS GÉNÉRIQUE 2018 - Functional links between nuclear architecture and epigenome reprogramming during plant adaptive responses to light - - ChromaLight2018 - ANR-18-CE13-0004 - AAPG2018 - VALID, Interconnections génétiques, épigénétiques et protéiques au cours de la réorganisation fonctionnelle du nucléole et des réponses aux stress - - RiboStress2017 - ANR-17-CE12-0026 - AAPG2017 - VALID, Saclay Plant Sciences - - SPS2010 - ANR-10-LABX-0040 - LABX - VALID, Organisation et montée en puissance d'une Infrastructure Nationale de Génomique - - France-Génomique2010 - ANR-10-INBS-0009 - INBS - VALID, Jeunes Chercheuses et Jeunes Chercheurs - CHromatine et ROS : Rôle du facteur de remodelage de la chromatine topoisomérase VI dans la réponse transcriptionnelle des plantes à l'oxygène singulet et autres formes actives de l'oxygène lors de conditions de stress abiotique. - - CHROS2010 - ANR-10-JCJC-1205 - JCJC - VALID, and Aix Marseille Université (AMU)
Subjects: Topoisomerase, Multidisciplinary, Arabidopsis Proteins, [SDV]Life Sciences [q-bio], Arabidopsis, [SDV.BBM.BM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Molecular biology, Methionine Adenosyltransferase, Chromatin, Heterochromatin spreading, Euchromatin, Histones, [SDV] Life Sciences [q-bio], Topoisomerase VI, [SDV.GEN.GPL]Life Sciences [q-bio]/Genetics/Plants genetics, [SDV.BV.AP]Life Sciences [q-bio]/Vegetal Biology/Plant breeding, Epigenome, DNA Topoisomerases, Type II, Heterochromatin, [SDV.BBM.GTP]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Genomics [q-bio.GN], [SDV.GEN.GPL] Life Sciences [q-bio]/Genetics/Plants genetics, Euchromatin islands, DNA Transposable Elements, Insulator
Abstract: The organization of the genome into transcriptionally active and inactive chromatin domains requires well-delineated chromatin boundaries and insulator functions in order to maintain the identity of adjacent genomic loci with antagonistic chromatin marks and functionality. In plants that lack known chromatin insulators, the mechanisms that prevent heterochromatin spreading into euchromatin remain to be identified. Here, we show that DNA Topoisomerase VI participates in a chromatin boundary function that safeguards the expression of genes in euchromatin islands within silenced heterochromatin regions. While some transposable elements are reactivated in mutants of the Topoisomerase VI complex, genes insulated in euchromatin islands within heterochromatic regions of the Arabidopsis thaliana genome are specifically down-regulated. H3K9me2 levels consistently increase at euchromatin island loci and decrease at some transposable element loci. We further show that Topoisomerase VI physically interacts with S-adenosylmethionine synthase methionine adenosyl transferase 3 (MAT3), which is required for H3K9me2. A Topoisomerase VI defect affects MAT3 occupancy on heterochromatic elements and its exclusion from euchromatic islands, thereby providing a possible mechanistic explanation to the essential role of Topoisomerase VI in the delimitation of chromatin domains.
Published: 2022

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