Arthrogryposis multiplexa congenita: an epidemiologic study of nearly 9 million births in 24 EUROCAT registers.

OBJECTIVE: To examine the occurrence of arthrogryposis multiplex congenita (AMC) in Europe and to identify possible risk factors. STUDY DESIGN: Retrospective population-based epidemiological study using EUROCAT congenital anomaly registries. The study population included all cases of AMC (based on WHO ICD-9 or ICD-10 codes) that were livebirths (LB), fetal deaths (FD) from 20 weeks gestation and underwent termination of pregnancy for fetal anomaly (TOPFA), 1980-2006. RESULTS: Among 8.9 million births covered by 24 EUROCAT congenital anomaly registries, 757 AMC cases were reported. This gives a prevalence of 8.5 per 100,000. Five hundred and four (67%) AMC cases were LB, 199 (26%) cases were TOPFA, and FD occurred in 54 (7%) cases. First week survival status was known for 381 of the 504 LB (76%), of whom 87 (23%) died within the first week of life. Perinatal mortality associated with AMC was 32%. Two hundred and eighty-two (37%) cases had isolated AMC, 90 (12%) had additional syndrome or chromosomal anomalies and 385 (51%) had other major malformations. The same or similar anomaly was reported in 13% of siblings and in 12% of the mother's own family background. Information on prenatal testing was available for 521 cases of which 360 tested positive for a congenital anomaly, representing a sensitivity of 69%. Information on maternal illness before and during pregnancy and medication use in the first trimester was available for approximately a third of the mothers, of whom the vast majority reported no maternal illness or medication use. CONCLUSION: AMC is a rare occurrence, with a reported prevalence of 1:12,000. In this study, while information on potential risk factors such as maternal disease or maternal use of drugs was limited, they did not appear to be associated with the occurrence of AMC. AMC was lethal in a third of cases, either in utero or during the first week of life, although this may not be solely attributed to AMC as most cases had additional malformations.

Sustained 24-hour blockade of the renin-angiotensin system: a high dose of a long-acting blocker is as effective as a lower dose combined with an angiotensin-converting enzyme inhibitor

Résumé en français Jusqu'alors, il n'avait jamais été formellement démontré qu'une forte dose d'un antagoniste de l'angiotensine II à longue durée d'action pouvait être aussi efficace sur le blocage du système rénine-angiotensine que l'association d'un inhibiteur de l'enzyme de conversion avec le même antagoniste de l'angiotensine II à des doses plus faibles. Dans cette étude randomisée en double aveugle, nous avons étudié le blocage du système rénine-angiotensine obtenu avec trois doses d'olmesartan medoxomil (20, 40 et 80 mg) chez 30 volontaires sains que nous avons comparé au blocage obtenu par du lisinopril (20 mg), seul ou associé à de l'olmesartan medoxomil (20 et 40 mg). L'étude s'est déroulée en deux phases selon un design par crossover. A deux reprises, chaque volontaire à reçu durant une semaine l'un des six traitements possibles. Un intervalle d'une semaine a été respecté entre les deux phases (période de washout). L'objectif principal était d'étudier, 24 heures après la dernière dose, le blocage de l'élévation de la pression systolique en réponse à l'administration d'angiotensine I. Ce blocage était de 58% ± 19% (moyenne ± déviation standard) avec 20 mg de lisinopril, de 58% ± 11% avec 20 mg d'olmesartan medoxomil, de 62% ± 16% avec 40 mg d'olmesartan medoxomil, et de 76% ± 12% avec la plus forte dose d'olmesartan medoxomil (80 mg) (P=.016 versus 20 mg de lisinopril et P=.0015 versus 20 mg d'olmesartan medoxomil). Le blocage était de 80% ± 22% avec 20 mg de lisinopril associé à 20 mg d'olmesartan medoxomil et de 83% ± 9% avec 20 mg de lisinopril associé à 40 mg d'olmesartan medoxomil (P= .3 versus 80 mg d'olmesartan medoxomil). Ces résultats montrent, que chez les volontaires sains, une dose suffisamment élevée d'olmesartan medoxomil peut induire un blocage à 24 heures quasi complet de l'élévation de la pression artérielle en réponse à l'administration d'angiotensine I. De même, en terme de blocage de l'effet vasculaire de l'angiotensine I, une dose suffisamment élevée d'un antagoniste de l'angiotensine II de longue durée d'action est tout aussi efficace que ce même antagoniste à des doses plus faibles associé avec à un inhibiteur de l'enzyme de conversion.

Molecular bases of circadian rhythmicity in renal physiology and pathology.

The physiological processes that maintain body homeostasis oscillate during the day. Diurnal changes characterize kidney functions, comprising regulation of hydro-electrolytic and acid-base balance, reabsorption of small solutes and hormone production. Renal physiology is characterized by 24-h periodicity and contributes to circadian variability of blood pressure levels, related as well to nychthemeral changes of sodium sensitivity, physical activity, vascular tone, autonomic function and neurotransmitter release from sympathetic innervations. The circadian rhythmicity of body physiology is driven by central and peripheral biological clockworks and entrained by the geophysical light/dark cycle. Chronodisruption, defined as the mismatch between environmental-social cues and physiological-behavioral patterns, causes internal desynchronization of periodic functions, leading to pathophysiological mechanisms underlying degenerative, immune related, metabolic and neoplastic diseases. In this review we will address the genetic, molecular and anatomical elements that hardwire circadian rhythmicity in renal physiology and subtend disarray of time-dependent changes in renal pathology.

Roles of astrocytic sodium dynamics in the neurometabolic coupling : a study by cellular imaging

RESUME LARGE PUBLIC Le système nerveux central est principalement composé de deux types de cellules :les neurones et les cellules gliales. Ces dernières, bien que l'emportant en nombre sur les neurones, ont longtemps été considérées comme des cellules sans intérêts par les neuroscientifiques. Hors, les connaissances modernes à leurs sujets indiquent qu'elles participent à la plupart des tâches physiologiques du cerveau. Plus particulièrement, elles prennent part aux processus énergétiques cérébraux. Ceux-ci, en plus d'être vitaux, sont particulièrement intrigants puisque le cerveau représente seulement 2 % de la masse corporelle mais consomme environ 25 % du glucose (substrat énergétique) corporel. Les astrocytes, un type de cellules gliales, jouent un rôle primordial dans cette formidable utilisation de glucose par le cerveau. En effet, l'activité neuronale (transmission de l'influx nerveux) est accompagnée d'une augmentation de la capture de glucose, issu de la circulation sanguine, par les astrocytes. Ce phénomène est appelé le «couplage neurométabolique » entre neurones et astrocytes. L'ion sodium fait partie des mécanismes cellulaires entrant en fonction lors de ces processus. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, les aspects dynamiques de la régulation du sodium astrocytaire et leurs implications dans le couplage neurométabolique ont été étudiés par des techniques d'imagerie cellulaires. Ces études ont démontré que les mitochondries, machineries cellulaires convertissant l'énergie contenue dans le glucose, participent à la régulation du sodium astrocytaire. De plus, ce travail de thèse a permis de découvrir que les astrocytes sont capables de se transmettre, sous forme de vagues de sodium se propageant de cellules en cellules, un message donnant l'ordre d'accroître leur consommation d'énergie. Cette voie de signalisation leur permettrait de fournir de l'énergie aux neurones suite à leur activation. RESUME Le glutamate libéré dans la fente synaptique pendant l'activité neuronale, est éliminé par les astrocytes environnants. Le glutamate est co-transporté avec des ions sodiques, induisant une augmentation intracellulaire de sodium (Na+i) dans les astrocytes. Cette élévation de Na+i déclenche une cascade de mécanismes moléculaires qui aboutissent à la production de substrats énergétiques pouvant être utilisés par les neurones. Durant cette thèse, la mesure simultanée du sodium mitochondrial (Na+mit) et cytosolique par des techniques d'imagerie utilisant des sondes fluorescentes spécifiques, a indiqué que les variations de Na+i induites par le transport du glutamate sont transmises aux mitochondries. De plus, les voies d'entrée et de sortie du sodium mitochondrial ont été identifiées. L'échangeur de Na+ et de Ca2+ mitochondrial semble jouer un rôle primordial dans l'influx de Na+mit, alors que l'efflux de Na+mit est pris en charge par l'échangeur de Na+ et de H+ mitochondrial. L'étude du Na+mit a nécessité l'utilisation d'un système de photoactivation. Les sources de lumière ultraviolette (UV) classiques utilisées à cet effet (lasers, lampes à flash) ayant plusieurs désavantages, une alternative efficace et peu coûteuse a été développée. Il s'agit d'un système compact utilisant une diode électroluminescente (LED) à haute puissance et de longueur d'onde de 365nm. En plus de leurs rôles dans le couplage neurométabolique, les astrocytes participent à la signalisation multicellulaire en transmettant des vagues intercellulaires de calcium. Ce travail de thèse démontre également que des vagues intercellulaires de sodium peuvent être évoquées en parallèle à ces vagues calciques. Le glutamate, suite à sa libération par un mécanisme dépendent du calcium, est réabsorbé par les transporteurs au glutamate. Ce mécanisme a pour conséquence la génération de vagues sodiques se propageant de cellules en cellules. De plus, ces vagues sodiques sont corrélées spatialement avec une consommation accrue de glucose par les astrocytes. En conclusion, ce travail de thèse a permis de montrer que le signal sodique astrocytaire, déclenché en réponse au glutamate, se propage à la fois de façon intracellulaire aux mitochondries et de façon intercellulaire. Ces résultats suggèrent que les astrocytes fonctionnent comme un réseau de cellules nécessaire au couplage énergétique concerté entre neurones et astrocytes et que le sodium est un élément clé dans les mécanismes de signalisations cellulaires sous-jacents. SUMMARY Glutamate, released in the synaptic cleft during neuronal activity, is removed by surrounding astrocytes. Glutamate is taken-up with Na+ ions by specific transporters, inducing an intracellular Na+ (Na+i) elevation in astrocytes which triggers a cascade of molecular mechanisms that provides metabolic substrates to neurons. Thus, astrocytic Na+i homeostasis represents a key component of the so-called neurometabolic coupling. In this context, the first part of this thesis work was aimed at investigating whether cytosolic Na+ changes are transmitted to mitochondria, which could therefore influence their function and contribute to the overall intracellular Na+ regulation. Simultaneous monitoring of both mitochondrial Na+ (Na+mit) and cytosolic Na+ changes with fluorescent dyes revealed that glutamate-evoked cytosolic Na+ elevations are indeed transmitted to mitochondria. The mitochondrial Na+/Ca2+ exchangers have a prominent role in the regulation of Na+mit influx pathway, and Na+mit extrusion appears to be mediated by Na+/H+ exchangers. To demonstrate the implication of Na+/Ca2+ exchangers, this study has required the technical development of an UV-flash photolysis system. Because light sources for flash photolysis have to be powerful and in the near UV range, the use of UV lasers or flash lamps is usually required. As an alternative to these UV sources that have several drawbaks, we developped a compact, efficient and lowcost flash photolysis system which employs a high power 365nm light emitting diode. In addition to their role in neurometabolic coupling, astrocytes participate in multicellular signaling by transmitting intercellular Ca2+ waves. The third part of this thesis show that intercellular Na+ waves can be evoked in parallel to Ca2+ waves. Glutamate released by a Ca2+ wave-dependent mechanism is taken up by glutamate transporters, resulting in a regenerative propagation of cytosolic Na+ increases. Na+ waves in turn lead to a spatially correlated increase in glucose uptake. In conclusion, the present thesis demonstrates that glutamate-induced Na+ changes occurring in the cytosol of astrocytes propagate to both the mitochondrial matrix and the astrocytic network. These results furthermore support the view that astrocytic Na+ is a signal coupled to the brain energy metabolism.

Distribution de la fraction d'excrétion rénale du lithium et de l'acide urique dans l'étude de population Hercules

Problématique¦L'évaluation fonctionnelle du tubule proximal du rein est intéressante pour la compréhension de la physiopathologie des anomalies du transport du sodium à ce niveau du néphron. Ces anomalies participent au développement de l'hypertension artérielle (HTA) et de la sensibilité au sel. Environ 60% à 80% du sodium est réabsorbé proximalement dans le néphron. Chez l'animal, la fonction du tube proximal peut être estimée directement par microponction. Une telle approche directe n'étant pas possible chez l'homme, seul des approches indirectes permettent de recueillir des informations sur la physiologie de ce segment du néphron, comme par exemple par la mesure de la clairance du lithium (endogène ou exogène) ou de l'acide urique. La fraction d'excrétion du lithium (FELi) et la fraction d'excrétion de l'acide urique (FEAU) permettent d'estimer la réabsorption proximale de sodium chez l'homme. Plusieurs études expérimentales et cliniques ont montré l'existence d'une relation linéaire entre la FELi et la fraction excrétée du sodium (FENa) chez l'animal et l'homme.¦Objectif¦Décrire la distribution de la FELi et de la FEAU et analyser les associations de ces deux variables avec l'âge, le sexe, la consommation d'alcool, le tabagisme, la pression artérielle et l'IMC dans l'étude de population Hercules.¦Méthodes¦Sélection au hasard d'un sous-groupe de participants de l'étude CoLaus (N=6188). Nombre de participants à l'étude Hercules: 437, dont 229 femmes et 208 hommes. Les participants ont effectué une récolte d'urine sur 24 heures afin de déterminer la fonction rénale et les FELi et FEAU. Le TFG a été mesuré à l'aide de la clairance de la créatinine. Le test des rangs signés de Wilcoxon pour données appariées ( Wilcoxon matched-pairs signed rank test) et le test de comparaison des médianes ont été utilisés pour la comparaison entre groupes. Le coefficient de corrélation de Spearman a été utilisé pour évaluer la relation entre les variables continues. Les box-plots ont été utilisés pour la description de la distribution du lithium et de l'acide urique selon l'âge, le sexe et la période de la journée. Le logiciel Stata 11.0 a été utilisé pour les analyses statistiques.¦Résultats¦La prévalence de l'HTA dans la population de l'étude Hercules était 33%, la prévalence du diabète était 8%, la prévalence de l'obésité était 15.3%, la prévalence du tabagisme était 23%. La FELi reste stable avec l'âge et est similaire dans les deux sexes. Chez les hommes, la FELi est plus grande la nuit que le jour, c'est-à-dire qu'ils résorbent plus de sodium proximalement le jour que la nuit. Un IMC plus grand est associé à une FELi plus basse dans les deux sexes. Il y a une corrélation négative entre la FEAU et l'IMC (significative) et la consommation d'alcool.¦Conclusion¦Les résultats obtenus avec les données de l'étude Hercules sont similaires à ceux qu'on retrouve dans la littérature sur la FELi et la FEAU , ce qui rassure sur la qualité des données. La FELi varie peu avec l'âge et le sexe, contrairement à la FEAU, qui varie fortement avec l'âge et le sexe. L'HTA, le diabète, l'obésité, le tabagisme et la consommation d'alcool sont associées à une FELi et FEAU plus basses. Les sujets qui présentent ces caractéristiques réabsorbent donc plus de sodium au niveau proximal.

Rufinamide Attenuates Mechanical Allodynia in a Model of Neuropathic Pain in the Mouse and Stabilizes Voltage-gated Sodium Channel Inactivated State.

BACKGROUND:: Voltage-gated sodium channels dysregulation is important for hyperexcitability leading to pain persistence. Sodium channel blockers currently used to treat neuropathic pain are poorly tolerated. Getting new molecules to clinical use is laborious. We here propose a drug already marketed as anticonvulsant, rufinamide. METHODS:: We compared the behavioral effect of rufinamide to amitriptyline using the Spared Nerve Injury neuropathic pain model in mice. We compared the effect of rufinamide on sodium currents using in vitro patch clamp in cells expressing the voltage-gated sodium channel Nav1.7 isoform and on dissociated dorsal root ganglion neurons to amitriptyline and mexiletine. RESULTS:: In naive mice, amitriptyline (20 mg/kg) increased withdrawal threshold to mechanical stimulation from 1.3 (0.6-1.9) (median [95% CI]) to 2.3 g (2.2-2.5) and latency of withdrawal to heat stimulation from 13.1 (10.4-15.5) to 30.0 s (21.8-31.9), whereas rufinamide had no effect. Rufinamide and amitriptyline alleviated injury-induced mechanical allodynia for 4 h (maximal effect: 0.10 ± 0.03 g (mean ± SD) to 1.99 ± 0.26 g for rufinamide and 0.25 ± 0.22 g to 1.92 ± 0.85 g for amitriptyline). All drugs reduced peak current and stabilized the inactivated state of voltage-gated sodium channel Nav1.7, with similar effects in dorsal root ganglion neurons. CONCLUSIONS:: At doses alleviating neuropathic pain, amitriptyline showed alteration of behavioral response possibly related to either alteration of basal pain sensitivity or sedative effect or both. Side-effects and drug tolerance/compliance are major problems with drugs such as amitriptyline. Rufinamide seems to have a better tolerability profile and could be a new alternative to explore for the treatment of neuropathic pain.

The release of antidiuretic hormone is appropriate in response to hypovolemia and/or sodium administration in children with severe head injury: a trial of lactated Ringer's solution versus hypertonic saline.

We conducted an open, randomized, and prospective study to determine the effect of hypertonic saline on the secretion of antidiuretic hormone (ADH) and aldosterone in children with severe head injury (Glasgow coma scale <8). Thirty-one consecutive patients at a level III pediatric intensive care unit at a children's hospital received either lactated Ringer's solution (Ringer's group, n = 16) or hypertonic saline (Hypertonic Saline group, n = 15) over a 3-day period. Serum ADH levels were significantly larger in the Hypertonic Saline group as compared with the Ringer's group (P = 0.001; analysis of variance) and were correlated to sodium intake (Ringer's group: r = 0.39, R(2) = 0.15, P = 0.02; Hypertonic Saline group: r = 0.42, R(2) = 0.18, P = 0.02) and volume of fluids given IV (Ringer's group: r = 0.38, R(2) = 0.15, P = 0.02; Hypertonic Saline group: r = 0.32, R(2) = 0.1, P = not significant). Correlation of ADH to plasma osmolality was significant if plasma osmolality was >280 mOsm/kg (r = 0.5, R(2) = 0.25, P = 0.06), indicating an osmotic threshold for ADH release. Serum aldosterone levels were larger on the first day than during Days 2 and 3 in both groups and inversely correlated to serum sodium levels only in the Ringer's group (r = -0.55, R(2) = 0.3, P < 0.001). This group received a significantly larger fluid volume on Day 1 (P = 0.05, Mann-Whitney U-test) than did patients in the Hypertonic Saline group, indicating hypovolemia during the first day. Head-injured children have appropriate levels of ADH. They may be hypovolemic during the first day of treatment, especially if they receive lactated Ringer's solution. IMPLICATIONS: In head-injured patients, we recommend fluid restriction to avoid inappropriate secretion of antidiuretic hormone. In a prospective, randomized, and controlled study in 31 children, we were able to show that the antidiuretic hormone levels are appropriate in response to hypovolemia, sodium load, or both.

Increased salt sensitivity of ambulatory blood pressure in women with a history of severe preeclampsia.

Cardiovascular diseases are the principal cause of death in women in developed countries and are importantly promoted by hypertension. The salt sensitivity of blood pressure (BP) is considered as an important cardiovascular risk factor at any BP level. Preeclampsia is a hypertensive disorder of pregnancy that arises as a risk factor for cardiovascular diseases. This study measured the salt sensitivity of BP in women with a severe preeclampsia compared with women with no pregnancy hypertensive complications. Forty premenopausal women were recruited 10 years after delivery in a case-control study. Salt sensitivity was defined as an increase of >4 mm Hg in 24-hour ambulatory BP on a high-sodium diet. The ambulatory BP response to salt was significantly increased in women with a history of preeclampsia compared with that of controls. The mean (95% confidence interval) daytime systolic/diastolic BP increased significantly from 115 (109-118)/79 (76-82) mm Hg on low-salt diet to 123 (116-130)/80 (76-84) on a high-salt diet in women with preeclampsia, but not in the control group (from 111 [104-119]/77 [72-82] to 111 [106-116]/75 [72-79], respectively, P<0.05). The sodium sensitivity index (SSI=Δmean arterial pressure/Δurinary Na excretion×1000) was 51.2 (19.1-66.2) in women with preeclampsia and 6.6 (5.8-18.1) mm Hg/mol per day in controls (P=0.015). The nocturnal dip was blunted on a high-salt diet in women with preeclampsia. Our study shows that women who have developed preeclampsia are salt sensitive before their menopause, a finding that may contribute to their increased cardiovascular risk. Women with a history of severe preeclampsia should be targeted at an early stage for preventive measures of cardiovascular diseases.

Spontaneous 24-h GHRELIN secretion pattern in fasting subjects : maintenance of a meal-related pattern

RESUME OBJECTIF: Outre la stimulation de la sécrétion d'hormone de croissance, la ghréline cause une prise pondérale par augmentation de l'assimilation d'aliments et réduction de la consommation lipidique. Il a été décrit que les taux de ghréline augmentent durant la phase pré-prandiale et diminuent juste après un repas, ceci suggérant qu'elle puisse jouer un rôle d'initiateur de la prise du repas. Cependant, la sécrétion de ghréline chez des sujets à jeun n'a pas encore été étudiée en détail. DESSIN: Les profils de sécrétion de ghréline pendant 24 heures ont été étudiés chez six sujets volontaires sains (3 femmes, 3 hommes; 25.5 ans; BMI 22.8 kg/m2) et comparés aux profils plasmatiques de l'hormone de croissance, de l'insuline et du glucose. METHODE: Des échantillons sanguins ont été prélevés toutes les 20 minutes pendant 24 heures et les taux de ghréline ont été mesurés par radio-immuno essai, utilisant un anticorps polyclonal de lapin. Le profil circadien de la sécrétion de ghréline (cluster analysis) a été évalué. RESULTATS: Une augmentation puis une diminution spontanée des taux de ghréline ont été observées aux moments où les sujets auraient habituellement mangé. La ghréline a été sécrétée de façon pulsatile avec approximativement 8 pics par 24 heures. Une diminution générale des taux de ghréline a également été observée durant la période d'étude. Aucune corrélation n'a pu être observée entre les taux de ghréline, d'homione de croissance, d'insuline et de glucose. CONCLUSIONS: Cette étude montre que pendant une période de jeûne les taux de ghréline suivent un profil similaire à ceux décrits chez des sujets mangeant 3 fois par jour. Durant le jeûne, l'hormone de croissance, l'insuline et le glucose ne semblent pas être impliqués dans la régulation de la sécrétion de ghréline. En outre, nous avons observé que la sécrétion de ghréline est pulsatile. La variation des taux de ghréline, indépendamment des repas, chez des sujets à jeun, renforce les observations préalables selon lesquelles le système nerveux central est primairement impliqué dans la régulation de la prise alimentaire. ABSTRACT: OBJECTIVE: Ghrelin stimulates GH release and causes weight gain through increased food intake and reduced fat utiIization. Ghrelin levels were shown to rise in the preprandial period and decrease shortly after meal consumption, suggesting a role as a possible meal initiator. However, ghrelin secretion in fasting subjects has not yet been studied in detail. DESIGN: 24-h ghrelin profiles were studied in six healthy volunteers (three females; 25.5 years; body mass index 22.8 kg/m2) and compared with GH, insulin and glucose levels. METHODS: Blood samples were taken every 20 min during a 24-h fasting period and total ghrelin levels were measured by RIA using a polyclonal rabbit antibody. The circadian pattern of ghrelin secretion and pulsatility (Cluster analysis) were evaluated. RESULTS: An increase and spontaneous decrease in ghrelin were seen at the timepoints of customary meals. Ghrelin was secreted in a pulsatile manner with approximately 8 peaks/24 h. An overall decrease in ghrelin levels was observed during the study period. There was no correlation of ghrelin with GH, insulin or blood glucose levels. CONCLUSIONS: This pilot study indicates that fasting ghrelin profiles display a circadian pattern similar to that described in people eating three times per day. In a fasting condition. GH, insulin and glucose do not appear to be involved in ghrelin regulation. In addition, we round that ghrelin is secreted in a pulsatile pattern. The variation in ghrelin independently of meals in fasting subjects supports previous observations that it is the brain that is primarily involved in the regulation of meal initiation.

Protease modulation of the activity of the epithelial sodium channel expressed in Xenopus oocytes.

We have investigated the effect of extracellular proteases on the amiloride-sensitive Na+ current (INa) in Xenopus oocytes expressing the three subunits alpha, beta, and gamma of the rat or Xenopus epithelial Na+ channel (ENaC). Low concentrations of trypsin (2 microg/ml) induced a large increase of INa within a few minutes, an effect that was fully prevented by soybean trypsin inhibitor, but not by amiloride. A similar effect was observed with chymotrypsin, but not with kallikrein. The trypsin-induced increase of INa was observed with Xenopus and rat ENaC, and was very large (approximately 20-fold) with the channel obtained by coexpression of the alpha subunit of Xenopus ENaC with the beta and gamma subunits of rat ENaC. The effect of trypsin was selective for ENaC, as shown by the absence of effect on the current due to expression of the K+ channel ROMK2. The effect of trypsin was not prevented by intracellular injection of EGTA nor by pretreatment with GTP-gammaS, suggesting that this effect was not mediated by G proteins. Measurement of the channel protein expression at the oocyte surface by antibody binding to a FLAG epitope showed that the effect of trypsin was not accompanied by an increase in the channel protein density, indicating that proteolysis modified the activity of the channel present at the oocyte surface rather than the cell surface expression. At the single channel level, in the cell-attached mode, more active channels were observed in the patch when trypsin was present in the pipette, while no change in channel activity could be detected when trypsin was added to the bath solution around the patch pipette. We conclude that extracellular proteases are able to increase the open probability of the epithelial sodium channel by an effect that does not occur through activation of a G protein-coupled receptor, but rather through proteolysis of a protein that is either a constitutive part of the channel itself or closely associated with it.

Revealing a subclinical salt-losing phenotype in heterozygous carriers of the novel S562P mutation in the alpha subunit of the epithelial sodium channel.

OBJECTIVE: Pseudohypoaldosteronism type I (PHA1) is a rare inborn disease causing severe salt loss. Mutations in the three coding genes of the epithelial sodium channel (ENaC) are responsible for the systemic autosomal recessive form. So far, no phenotype has been reported in heterozygous carriers. PATIENTS: A consanguineous family from Somalia giving birth to a neonate suffering from PHA1 was studied including clinical and hormonal characteristics of the family, mutational analysis of the SCNN1A, SCNN1B, SCNN1G and CFTR genes and in vitro analysis of the functional consequences of a mutant ENaC channel. RESULTS: CFTR mutations have been excluded. SCNN1A gene analysis revealed a novel homozygous c.1684T > C mutation resulting in a S562P substitution in the alphaENaC protein of the patient. Functional analysis showed a significantly reduced S562P channel function compared to ENaC wild type. Protein synthesis and channel subunit assembly were not altered by the S562P mutation. Co-expression of mutant and wild-type channels revealed a dominant negative effect. In heterozygote carriers, sweat sodium and chloride concentrations were increased without additional hormonal or clinical phenotypes. CONCLUSION: Hence, the novel mutation S562P is causing systemic PHA1 in the homozygous state. A thorough clinical investigation of the heterozygote SCNN1A mutation carriers revealed increased sweat sodium and chloride levels consistent with a dominant effect of the mutant S562P allele. Whether this subclinical phenotype is of any consequence for the otherwise asymptomatic heterozygous carriers has to be elucidated.

CARDIAC AND MUSCLE CHANNELOPATHIES: ROLES AND REGULATION OF VOLTAGE-GATED SODIUM CHANNELS

Abstract :The contraction of the heart or skeletal muscles is mainly due to the propagation, through excitable cells, of an electrical influx called action potential (AP). The AP results from the sequential opening of ion channels that generate inward or outward currents through the cell membrane. Among all the channels involved, the voltage-gated sodium channel is responsible for the rising phase of the action potential. Ten genes encode the different isoforms of these channels (from Nav1.1 to Nav1.9 and an atypical channel named NavX). Nav1.4 and Nav1.5 are the main skeletal muscle and cardiac sodium channels respectively. Their importance for muscle and heart function has been highlighted by the description of mutations in their encoding genes SCN4A and SCNSA. They lead respectively to neuromuscular disorders such as myotonia or paralysis (for Nav1.4), and to cardiac arrhythmias that can deteriorate into sudden cardiac death (for Nav1.5).The general aim of my PhD work has been to study diseases linked with channels dysfunction, also called channelopathies. In that purpose, I investigated the function and the regulation of the muscle and cardiac voltage-gated sodium channels. During the two first studies, I characterized the effects of two mutations affecting Nav1.4 and Nav1.5 function. I used the HEK293 model cells to express wild-type or mutant channels and then studied their biophysical properties with the patch-clamp technique, in whole cell configuration. We found that the SCN4A mutation produced complex alterations of the muscle sodium channel function, that could explain the myotonic phenotype described in patients carrying the mutation. In the second study, the index case was an heterozygous carrier of a SCNSA mutation that leads to a "loss of function" of the channel. The decreased sodium current measured with mutated Nay 1.5 channels, at physiological temperature, was a one of the factors that could explain the observed Brugada syndrome. The last project aimed at identifying a new potential protein interacting with the cardiac sodium channel. We found that the protein SAP97 binds the three last amino-acids of the C-terminus of Na,, 1.5. Our results also indicated that silencing the expression of SAP97 in HEK293 cells decreased the sodium current. Sodium channels lacking their three last residues also produced a reduced INa. These preliminary results suggest that SAP97 is implicated in the regulation of sodium channel. Whether this effect is direct or imply the action of an adaptor protein remains to be investigated. Moreover, our group has previously shown that Nav1.5 channels are localized to lateral membranes of cardiomyocytes by the dystrophin multiprotein complex (DMC). This suggests that sodium channels are distributed in, at least, two different pools: one targeted at lateral membranes by DMC and the other at intercalated discs by another protein such as SAP97.These studies reveal that cardiac and muscle diseases may result from ion channel mutations but also from regulatory proteins affecting their regulation.Résumé :La contraction des muscles et du coeur est principalement due à la propagation, à travers les cellules excitables, d'un stimulus électrique appelé potentiel d'action (PA). C'est l'ouverture séquentielle de plusieurs canaux ioniques transmembranaires, permettant l'entrée ou la sortie d'ions dans la cellule, qui est à l'origine de ce PA. Parmi tous les canaux ioniques impliqués dans ce processus, les canaux sodiques dépendant du voltage sont responsables de la première phase du potentiel d'action. Les différentes isoformes de ces canaux (de Nav1.1 à Nav1.9 et NavX) sont codées par dix gènes distincts. Nav1.4 et Nav1.5 sont les principaux variants exprimés respectivement dans le muscle et le coeur. Plusieurs mutations ont été décrites dans les gènes qui codent pour ces deux canaux: SCN4A (pour Nav1.4) et SCNSA (pour Nav1.5). Elles sont impliquées dans des pathologies neuromusculaires telles que des paralysies ou myotonies (SCN4A) ou des arythmies cardiaques pouvant conduire à la mort subite cardiaque (SCNSA).Mon travail de thèse a consisté à étudier les maladies liées aux dysfonctionnements de ces canaux, aussi appelées canalopathies. J'ai ainsi analysé la fonction et la régulation des canaux sodiques dépendant du voltage dans le muscle squelettique et le coeur. A travers les deux premières études, j'ai ainsi pu examiner les conséquences de deux mutations affectant respectivement les canaux Nav1.4 et Nav1.5. Les canaux sauvages ou mutants ont été exprimés dans des cellules HEK293 afin de caractériser leurs propriétés biophysiques par la technique du patch clamp en configuration cellule entière. Nous avons pu déterminer que la mutation trouvée dans le gène SCN4A engendrait des modifications importantes de la fonction du canal musculaire. Ces altérations fournissent des indications nous permettant d'expliquer certains aspects de la myotonie observée chez les membres de la famille étudiée. Le patient présenté dans la deuxième étude était hétérozygote pour la mutation identifiée dans le gène SCNSA. La perte de fonction des canaux Nav1.5 ainsi engendrée, a été observée lors d'analyses à températures physiologiques. Elle représente l'un des éléments pouvant potentiellement expliquer le syndrome de Brugada du patient. La dernière étude a consisté à identifier une nouvelle protéine impliquée dans la régulation du canal sodique cardiaque. Nos expériences ont démontré que les trois derniers acides aminés de la partie C-terminale de Nav1.5 pouvaient interagir avec la protéine SAP97. Lorsque que l'expression de la SAP97 est réduite dans les cellules HEK293, cela induit une baisse importante du courant sodique. De même, les canaux tronqués de leurs trois derniers acides aminés génèrent un flux ionique réduit. Ces résultats préliminaires suggèrent que SAP97 est peut-être impliquée dans la régulation du canal Na,,1.5. Des expériences complémentaires permettront de déterminer si ces deux protéines interagissent directement ou si une protéine adaptatrice est nécessaire. De plus, nous avons préalablement montré que les canaux Nav1.5 étaient localisés au niveau de la membrane latérale des cardiomyocytes par le complexe multiprotéique de la dystrophine (DMC). Ceci suggère que les canaux sodiques peuvent être distribués dans un minimum de deux pools, l'un ciblé aux membranes latérales pax le DMC et l'autre dirigé vers les disques intercalaires par des protéines telles que SAP97.L'ensemble de ces études met en évidence que certaines maladies musculaires et cardiaques peuvent être la conséquence directe de mutations de canaux ioniques, mais que l'action de protéines auxiliaires peut aussi affecter leur fonction.

Relationships among endogenous ouabain, alpha-adducin polymorphisms and renal sodium handling in primary hypertension.

OBJECTIVE: The basolateral Na pump drives renotubular reabsorption. In cultured renal cells, mutant adducins, as well as sub-nanomolar ouabain concentrations, stimulate the Na-K pump. METHODS: To determine whether these factors interact and affect Na handling and blood pressure (BP) in vivo, we studied 155 untreated hypertensive patients subdivided on the basis of their plasma endogenous ouabain or alpha-adducin genotype (ADD1 Gly460Trp-rs4961). RESULTS: Under basal conditions, proximal tubular reabsorption and plasma Na were higher in patients with mutated Trp ADD1 or increased endogenous ouabain (P = 0.002 and 0.05, respectively). BPs were higher in the high plasma endogenous ouabain group (P = 0.001). Following volume loading, the increment in BP (7.73 vs. 4.81 mmHg) and the slopes of the relationship between BP and Na excretion were greater [0.017 +/- 0.002 vs. 0.009 +/- 0.003 mmHg/(muEq min)] in ADD1 Trp vs. ADD1 Gly carriers (P &lt; 0.05). BP changes were similar, whereas the slopes of the relationship between BP and Na excretion were lower [0.016 +/- 0.003 vs. 0.008 +/- 0.002 mmHg/(muEq min)] in patients with low vs. high endogenous ouabain (P &lt; 0.05). In patients with high endogenous ouabain, volume loading increased the BP in the ADD1 Trp group but not in the Gly group (P &lt; 0.05). Thus, patients with ADD1 Trp alleles are sensitive to salt and tubular Na reabsorption remains elevated after volume expansion. CONCLUSION: With saline loading, BP changes are similar in high and low endogenous ouabain patients, whereas tubular Na reabsorption increases in the high endogenous ouabain group. Saline loading unmasks differences in renal Na handling in patients with mutant adducin or high endogenous ouabain and exposes an interaction of endogenous ouabain and Trp alleles on BP.