Metabolic syndrome according to different definitions in a rapidly developing country of the African region

Rapport de synthèseLe syndrome métabolique représente un ensemble de facteurs de risque métaboliques souvent présents simultanément et il est associé à un risque accru de développer des maladies cardiovasculaires. La prevalence du syndrome métabolique est à la hausse au niveau mondial comme cela a souvent été documenté, en particulier dans les pays développés. Pourtant, les données concernant le syndrome métabolique dans les pays de la région sub-saharienne restent rares.Au cours des dernières années, plusieurs définitions du syndrome métabolique ont été formulées, dont celle du 'National Cholesterol Education Program Adult Treatment Panel III', celle de 1 Organisation Mondiale de la Santé et celle du 'International Diabetes Federation'. Parmi les controverses au sujet du syndrome métabolique persiste la question de l'utilité de rechercher la présence du syndrome métabolique chez les patients diabétiques, étant donné que la présence d'un diabète en soit suffit pour identifier un individu à haut risque de faire un événement cardiovasculaire.L'objectif de ce travail de thèse a été de déterminer la prévalence du syndrome métabolique selon les trois définitions majeures mentionnées ci-dessus, grâce à une étude de population transversale, réalisée aux Seychelles en 2004 dans un échantillon représentatif de la population âgée de 24-65 ans (n=1255, taux de participation de 80.3%). L'intérêt d'examiner cette question dans ce pays était d'obtenir des informations dans un pays en transition épidémiologique.Les résultats de ce travail montrent que la prévalence du syndrome métabolique aux Seychelles est élevée, quelque soit la définition utilisée. Selon la définition utilisée, cette prévalence était d'environ 25% chez les hommes et variant entre 25 et 35% chez les femmes.Cependant, malgré des prévalences semblables selon ces trois définitions, la concordance entre ces définitions n'était pas bonne, impliquant que ces différentes définitions classifient, à un certain degré, des individus différents comme étant porteurs du syndrome métabolique.En outre, la plupart (environ 80%) des individus diabétiques avaient un syndrome métabolique. Après exclusion des individus diabétiques, la prévalence du syndrome métabolique dans la population est réduite d'environ un tiers, à environ 20-25%.Ces résultats montrent que, d'une part, le fardeau de maladie dû au syndrome métabolique aux Seychelles, un pays en voie de développement, est considérable. Cette observation peut potentiellement s'appliquer à d'autres pays à un stade de développement semblable. Cela renforce le besoin de mettre en oeuvre des stratégies de santé publique afin de cibler les causes de ces désordres métaboliques, tels que le surpoids et la sédentarité. D'un point de vue du diagnostic, les trois définitions du syndrome métabolique semblent classifier un nombre semblable de personnes atteints du syndrome métabolique dans cette population. Par contre, la relativement mauvaise concordance entre ces définitions - certaines personnes identifiés comme porteurs du syndrome métabolique selon une définition ne le sont pas selon une autre - confirme la nécessité de clarifier la signification de ces différentes définitions et/ou éventuellement de développer une définition unifiée et fiable du syndrome métabolique.

Associations of serum uric acid and SLC2A9 variant with depressive and anxiety disorders: a population-based study

Background: Limited information exists regarding the association between serum uric acid (SUA) and psychiatric disorders. We explored the relationship between SUA and subtypes of major depressive disorder (MDD) and specific anxiety disorders. Additionally, we examined the association of SLC2A9 rs6855911 variant with anxiety disorders. Methods: We conducted a cross-sectional analysis on 3,716 individuals aged 35-66 years previously selected for the population-based CoLaus survey and who agreed to undergo further psychiatric evaluation. SUA was measured using uricase-PAP method. The French translation of the semi-structured Diagnostic Interview for Genetic Studies was used to establish lifetime and current diagnoses of depression and anxiety disorders according to the DSM-IV criteria. Results: Men reported significantly higher levels of SUA compared to women (357}74 μmol/L vs. 263}64 μmol/L). The prevalence of lifetime and current MDD was 44% and 18% respectively while the corresponding estimates for any anxiety disorders were 18% and 10% respectively. A quadratic hockey-stick shaped curve explained the relationship between SUA and social phobia better than a linear trend. However, with regards to the other specific anxiety disorders and other subtypes of MDD, there was no consistent pattern of association. Further analyses using SLC2A9 rs6855911 variant, known to be strongly associated with SUA, supported the quadratic relationship observed between SUA phenotype and social phobia. Conclusions: A quadratic relationship between SUA and social phobia was observed consistent with a protective effect of moderately elevated SUA on social phobia, which disappears at higher concentrations. Further studies are needed to confirm our observations.

Prevalence of obesity and abdominal obesity in the Lausanne population.

BACKGROUND: Obesity can be defined using body mass index (BMI) or waist (abdominal obesity). Little information exists regarding its prevalence and determinants in Switzerland. Hence, we assessed the levels of obesity as defined by BMI or waist circumference in a Swiss population-based sample. METHODS: Cross-sectional, population-based non-stratified random sample of 3,249 women and 2,937 men aged 35-75 years living in Lausanne, Switzerland. Overall participation rate was 41%. RESULTS: In men, the prevalences of overweight (BMI > or =25 kg/m2) and obesity (BMI > or =30 kg/m2) were 45.5% and 16.9%, respectively, higher than in women (28.3% and 14.3%, respectively). The prevalence of abdominal obesity (waist > or =102 in men and > or =88 cm in women) was higher in women than in men (30.6% vs. 23.9%). Obesity and abdominal obesity increased with age and decreased with higher educational level in both genders. In women, the prevalence of obesity was lower among former and current smokers, whereas in men the prevalence of obesity was higher in former smokers but did not differ between current and never smokers. Multivariate analysis showed age to be positively related, and education and physical activity to be negatively related with obesity and abdominal obesity in both genders, whereas differential effects of smoking were found between genders. CONCLUSION: The prevalence of abdominal obesity is higher than BMI-derived obesity in the Swiss population. Women presented with more abdominal obesity than men. The association between smoking and obesity levels appears to differ between genders.

Prevalence of normal weight obesity in Switzerland: effect of various definitions

BACKGROUND: Normal weight obesity (NWO) is defined as an excessive body fat associated with a normal body mass index (BMI < 25 kg/m(2)), but its prevalence in the general population is unknown. AIM OF THE STUDY: To assess the prevalence of NWO in Switzerland according to different cut points used to define excess body fat. METHODS: Cross-sectional study including 3,213 women and 2,912 men aged 35-75 years. Body fat was assessed by bioelectrical impedance analysis and prevalence of NWO was assessed using four previously published definitions for excess body fat. RESULTS: Percent body fat increased with age: in men, the values (mean +/- SD) were 20.2 +/- 5.4, 23.0 +/- 5.4, 26.3 +/- 5.2 and 28.2 +/- 4.6 for age groups 35-44, 45-54, 55-64 and 65-75 years, respectively; the corresponding values for women were 29.9 +/- 7.8, 33.1 +/- 7.4, 36.7 +/- 7.5 and 39.6 +/- 6.9. In men, prevalence of NWO was <1% irrespective of the definition used. Conversely, in women, a 1- to 20-fold difference (from 1.4 to 27.8%) in NWO prevalence was found. The prevalence of NWO increased with age when age-independent cut points were used in women, but not in men. CONCLUSIONS: Prevalence of NWO is low in the general population and higher in women than in men. The prevalence is highly dependent on the criteria used to define excess body fat, namely in women. The use of gender- and age-specific cut points to define excess body fat is better than fixed or gender-specific only cut points.

Clear detection of ADIPOQ locus as the major gene for plasma adiponectin: results of genome-wide association analyses including 4659 European individuals.

OBJECTIVE: Plasma adiponectin is strongly associated with various components of metabolic syndrome, type 2 diabetes and cardiovascular outcomes. Concentrations are highly heritable and differ between men and women. We therefore aimed to investigate the genetics of plasma adiponectin in men and women. METHODS: We combined genome-wide association scans of three population-based studies including 4659 persons. For the replication stage in 13795 subjects, we selected the 20 top signals of the combined analysis, as well as the 10 top signals with p-values less than 1.0 x 10(-4) for each the men- and the women-specific analyses. We further selected 73 SNPs that were consistently associated with metabolic syndrome parameters in previous genome-wide association studies to check for their association with plasma adiponectin. RESULTS: The ADIPOQ locus showed genome-wide significant p-values in the combined (p=4.3 x 10(-24)) as well as in both women- and men-specific analyses (p=8.7 x 10(-17) and p=2.5 x 10(-11), respectively). None of the other 39 top signal SNPs showed evidence for association in the replication analysis. None of 73 SNPs from metabolic syndrome loci exhibited association with plasma adiponectin (p>0.01). CONCLUSIONS: We demonstrated the ADIPOQ gene as the only major gene for plasma adiponectin, which explains 6.7% of the phenotypic variance. We further found that neither this gene nor any of the metabolic syndrome loci explained the sex differences observed for plasma adiponectin. Larger studies are needed to identify more moderate genetic determinants of plasma adiponectin.

Genetic polymorphisms of the main transcription factors for adiponectin gene promoter in regulation of adiponectin levels: association analysis in three European cohorts.

Adiponectin serum concentrations are an important biomarker in cardiovascular epidemiology with heritability etimates of 30-70%. However, known genetic variants in the adiponectin gene locus (ADIPOQ) account for only 2%-8% of its variance. As transcription factors are thought to play an under-acknowledged role in carrying functional variants, we hypothesized that genetic polymorphisms in genes coding for the main transcription factors for the ADIPOQ promoter influence adiponectin levels. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) at these genes were selected based on the haplotype block structure and previously published evidence to be associated with adiponectin levels. We performed association analyses of the 24 selected SNPs at forkhead box O1 (FOXO1), sterol-regulatory-element-binding transcription factor 1 (SREBF1), sirtuin 1 (SIRT1), peroxisome-proliferator-activated receptor gamma (PPARG) and transcription factor activating enhancer binding protein 2 beta (TFAP2B) gene loci with adiponectin levels in three different European cohorts: SAPHIR (n = 1742), KORA F3 (n = 1636) and CoLaus (n = 5355). In each study population, the association of SNPs with adiponectin levels on log-scale was tested using linear regression adjusted for age, sex and body mass index, applying both an additive and a recessive genetic model. A pooled effect size was obtained by meta-analysis assuming a fixed effects model. We applied a significance threshold of 0.0033 accounting for the multiple testing situation. A significant association was only found for variants within SREBF1 applying an additive genetic model (smallest p-value for rs1889018 on log(adiponectin) = 0.002, β on original scale = -0.217 µg/ml), explaining ∼0.4% of variation of adiponectin levels. Recessive genetic models or haplotype analyses of the FOXO1, SREBF1, SIRT1, TFAPB2B genes or sex-stratified analyses did not reveal additional information on the regulation of adiponectin levels. The role of genetic variations at the SREBF1 gene in regulating adiponectin needs further investigation by functional studies.

Mise en place d'un protocole d'insulinothérapie intraveineuse sûr et efficace hors des soins intensifs. [Establishing a protocol for safe intravenous insulin therapy and effective outside intensive care.]

Introductionþ: L'insulinothérapie intraveineuse est la mieux adaptée pour obtenirun contrôle glycémique rapidement efficace ou lors de besoins en insulinechangeants de façon peu prévisible, mais son emploi hors des soins intensifs seheurte souvent aux manque de formation et réticences des soignants. L'inclusionL'inclusiondu contrôle glycémique rapide dans nos standards institutionnels de priseen charge de l'AVC aigu a suscité une demande de protocole thérapeutiqueadapté aux besoins de l'Unité cérébrovasculaire.Patients et méthodesþ: Le protocole d'insulinothérapie a été dérivé d'algorithmespubliés intégrant glycémie actuelle, cinétique glycémique et sensibilité àl'insuline du patient. Aux repas, une augmentation du débit d'insuline iv. pendant1 h a été ajoutée. Les objectifs glycémiques étaient 4-6þmmol/l en préprandialetþ< 8þmmol/l en postprandial. L'implémentation s'est faite à travers unprocessus de co-construction (outils de gestion, documents et activités de formation)avec les responsables médico-infirmiers du service.Résultatsþ: Les données des 90 premiers patients ont été analysées (diabète connuþ:38, hyperglycémie nouvelleþ: 52, 2715h de traitement cumulées). Les duréesd'insulinothérapie iv. étaient de 34,5 h [interquartile 24-39] et 26,5 h [21-36,3] respectivement(pþ=þ0,03), les délais d'atteinte de l'objectif de 5 h [4.0-8.25] et 7 h[4.0-9.75] (pþ=þns.). Pendant les 24 h suivantes, les taux de glycémies dans la cibleétaient de 70,4þ%/81,3þ% (90,3þ%/94,6þ% entre 4-8þmmol/l), avec un faible tauxd'hypoglycémies (3,9þ%/3,1þ%þ< 4,0þmmol/l, 0,4þ%/0,2þ%þ<þ3,3þmmol/l) et un contrôleglycémique postprandial comparable (excursions +2,6þmmol/l [0,7-3,9] et+1,7þmmol/l [0,6-3,7]þ; Nþ=þ75þ; pþ=þns.).Conclusionþ: L'insulinothérapie intraveineuse hors des soins intensifs est faisable,hautement sûre et efficace, même avec des objectifs glycémiques particulièrementstricts. Outre la fiabilité perçue de l'outil de gestion, la démarche departenariat adoptée avec les soignants, permettant la prise en compte de leurspréoccupations à chaque étape du processus, a été un facteur de succès importantpour son implémentation.

Vieillissement: éléments pour une politique de santé publique

[Table des matières] 1. Résumé. 2. Introduction. 3. Evolution démographique. 4. Evolution épidémiologique : infarctus du myocarde, insuffisance cardiaque, accident vasculaire cérébral, diabète, bronchopneumopathie chronique obstructive, cancer en général, cancer pulmonaire, cancer colorectal, cancer du sein, cancer de la prostate, dépression, démence sénile de type Alzheimer et autres démences, syndrome parkinsonien et maladie de Parkinson, maladie rhumatismale, arthrose, lombalgie, ostéoporose et fractures, déficit et dépendance fonctionnels. 5. Réponses sanitaires. 6. Recommandations. 7. Lexique. 8. Index des tableaux. 9. Index des figures. 10-11. Annexes.

Mécanismes moléculaires de la sécrétion d'insuline : implication de Slac2c/MyRIP, protéine effectrice de Rab27a, et rôle des phosphoinositides dans le processus d'exocytose

Résumé : La sécrétion de l'insuline en réponse au glucose circulant dans le sang est la fonction principale de la cellule β. La perte de cette fonction est une des caractéristiques du diabète de type 2. L'exocytose est une fonction cellulaire indispensable au renouvellement des composants lipidiques et protéiques de la membrane cellulaire, à la communication entre les cellules et au maintien d'un environnement adéquat. On peut distinguer deux types d'exocytose : l'exocytose constitutive et l'exocytose régulée. Cette dernière est déclenchée par des stimuli externes. L'exocytose régulée est contrôlée au niveau de la fusion des vésicules de sécrétion avec la membrane plasmique. Certains composants moléculaires impliqués dans ce processus font partie de la famille des GTPases Rab. Les deux membres de cette famille impliqués sont Rab3 et Rab27. Nous avons étudié le rôle de la GTPase Rab27 dans les cellules INS-1E, une lignée cellulaire pancréatique β qui sécrète de l'insuline de façon régulée. Nous avons trouvé que la diminution d'expression de la protéine en utilisant le technique de « RNA interference » diminue la sécrétion stimulée, mais que la distribution des granules n'est nullement affectées par ce changement d'activité intrinsèque. Un des effecteurs identifiés de cette GTPase est Slac2c/MyRIP. Cette protéine possède plusieurs domaines fonctionnels dont un qui lui permet de se lier à l'actine, constituant du cytosquelette cellulaire. L'ensemble de nos résultats suggèrent que Rab27 et MyRIP font partie d'un complexe permettant l'interaction de la granule de sécrétion avec le cytosquelette d'actine corticale et participent à la régulation des dernières étapes de l'exocytose d'insuline. Ensuite, nous avons étudié les phosphoinositides (PI). Les phosphoinositides sont d'importantes molécules impliquées dans le régulation du trafic vésiculaire. Nous avons trouvé que le phosphatidylinosito1-4-phosphate (PI4P) et le phosphatidylinositol-4,5-biphosphate (PI(4,5)P2) augmentent la sécrétion sous l'action de 10µM de Ca2+ dans les cellules INS-1E perméabilisées avec la streptolysine-O. En plus, nous avons démontré que l'exocytose est diminuée dans les cellules intactes exprimant une protéine qui séquestre le PI(4,5)P2. Une diminution similaire est observée en diminuant l'expression de deux enzymes impliquées dans la production du PI(4,5)P2, la PI4Kinase β type III et la PIP5Kinase γ type I. Pour clarifier le mécanisme d'action des PI, nous avons investigué l'implication de trois cibles potentielles des PI, la PLD1, CAPS1 et Mint1. Pour ce faire, nous avons réduit le niveau d'expression endogène de ces protéines, ce qui inhibe la libération d'hormones provoquée par le glucose. Tout ceci indique donc que la production du PI(4,5)P2 est nécessaire pour le contrôle de la sécrétion et suggère qu'une partie de l'effet du PI sur la sécrétion pourrait être exercé par l'activation de la PLD1, CAPS1 et Mint1. Abstract Insulin release from pancreatic β-cells plays an essential role in the achievement of blood glucose homeostasis and defects in the regulation of this process lead to profound metabolic disorders and hyperglycaemia (eg. type 2 diabetes). Almost every cell in our organism releases proteins and other biological compounds using a fundamental cellular process known as constitutive exocytosis. In exocrine and endocrine glands, the cells are endowed with an additional and more refined release mechanism directly tuned by extracellular signals. This process, referred to as regulated exocytosis, ensures the timely delivery of molecules such as peptide hormones and digestive enzymes to match the moment¬-to-moment requirements of the organism. Some of the molecular components involved in this process have been identified, including Rab3 and Rab27, two GTPases that regulate the final steps of secretion in many cells. We investigated the involvement of Rab27 GTPase in the secretory process of the insulin-secreting cell line INS-1E. We found that selective reduction of Rab27 expression by RNA interference did not alter granule distribution but impaired exocytosis triggered by insulin secretagogues. Screening for potential effectors revealed that Slac2c/MyRIP is associated with granules and attenuation of Slac2c expression severely impaired hormone release. This protein contains several functional domains, including, a binding domain for the cellular cytoskeleton constituent actin. Taken together our data suggest the Rab27 and MyRIP are part of a complex mediating the interaction of secretory granules with cortical cytoskeleton and participate to the regulation of the final steps in insulin exoctytosis. In the second part of the thesis, we studied phosphoinositides (PI). Phosphoinositides are important molecules involved in the regulation of vesicular trafficking. We found that phosphatidylinosito1-4-phosphate (PI4P) and phosphatidylinosito1-4,5-biphosphate (PI(4,5)P2) increase the secretory response triggered by 10µM Ca2+ in streptolysin-O permeabilized insulin-secreting INS-1E cells. In addition, nutrient-induced exocytosis was diminished in intact cells expressing constructs that sequester PI(4,5)P2. A similar decrease was observed after silencing of two enzymes involved in PI(4,5)P2 production, type III PI4Kinase β and type I PIP5Kinase γ, by RNA interference. To clarify the mechanism of action of PI, we investigated the involvement in the regulation of exocytosis of three potential PI targets, PLD1, CAPS1 and Mint1. Transfection of cells with silencers capable of reducing the endogenous levels of these proteins inhibited hormone release elicited by glucose. Our data indicate that the production PI(4,5)P2 is necessary for proper control of p-cell secretion and suggest that at least part of the effects of PI on insulin exocytosis could be exerted through the activation of PLD1, CAPS1 and Mint1.

Mécanismes moléculaires de l'homodimérisation de la protéine Scaffold IB1 et son implication dans la sécrétion d'insuline

RÉSUMÉ Les kinases activées par des mitogènes (MAPKs) constituent une importante famille d'enzymes conservée dans l'évolution. Elles forment un réseau de signalisation qui permet à la cellule de réguler spécifiquement divers processus impliqués dans la différenciation, la survie ou l'apoptose. Les kinases formant le module MAPK sont typiquement disposées en cascades de trois partenaires qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. Le module minimum est constitué d'une MAPK kinase kinase (MAPKKK), d'une MAPK kinase (MAPKK) et d'une MAPK. Une fois activée, la MAPK phosphoryle différents substrats tels que des facteurs de transcription ou d'autres protéines. Chez les mammifères, trois groupes principaux de MAPKs ont été identifiés. Il s'agit du groupe des kinases régulées par des signaux extracellulaires du type «mitogènes » (ERK), ainsi que des groupes p38 et cJun NH2-terminal kinase (JNK), ou SAPK pour stress activated protein kinase, plutôt activées par des stimuli de type «stress ». De nombreuses études ont impliqué JNK dans la régulation de différents processus physiologiques et pathologiques, comme le diabète, les arthrites rhumatoïdes, l'athérosclérose, l'attaque cérébrale, les maladies de Parkinson et d'Alzheimer. JNK, en particulier joue un rôle dans la mort des cellules sécrétrices d'insuline induite par l'interleukine (IL)-1 β, lors du développement du diabète de type 1. IB1 est une protéine scaffold (échafaud) qui participe à l'organisation du module de JNK. IB1 est fortement exprimée dans les neurones et les cellules β du pancréas. Elle a été impliquée dans la survie des cellules, la régulation de l'expression du transporteur du glucose de type 2 (Glut-2) et dans le processus de sécrétion d'insuline glucose-dépendante. IBl est caractérisée par plusieurs domaines d'interaction protéine-protéine : un domaine de liaison à JNK (JBD), un domaine homologue au domaine 3 de Src (SH3) et un domaine d'interaction avec des tyrosines phosphorylées (PID). Des partenaires d'IB1, incluant les membres de la familles des kinases de lignée mélangée (MLKs), la MAPKK MKK7, la phosphatase 7 des MAPKs (MKP-7) ainsi que la chaîne légère de la kinésine, ont été isolés. Tous ces facteurs, sauf les MLKs et MKK7 interagissent avec le domaine PID ou l'extrême partie C-terminale d'IBl (la chaîne légère de la kinésine). Comme d'autres protéines scaffolds déjà décrites, IBl et un autre membre de la famille, IB2, sont capables d'homo- et d'hétérodimériser. L'interaction a lieu par l'intermédiaire de leur région C-terminale, contenant les domaines SH3 et PID. Mais ni le mécanisme moléculaire, ni la fonction de la dimérisation n'ont été caractérisés. Le domaine SH3 joue un rôle central lors de l'assemblage de complexes de macromolécules impliquées dans la signalisation intracellulaire. Il reconnaît de préférence des ligands contenant un motif riche en proline de type PxxP et s'y lie. Jusqu'à maintenant, tous les ligands isolés se liant à un domaine SH3 sont linéaires. Bien que le domaine SH3 soit un domaine important de la transmission des signaux, aucun partenaire interagissant spécifiquement avec le domaine SH3 d'IB1 n'a été identifié. Nous avons démontré qu'IBl homodimérisait par un nouveau set unique d'interaction domaine SH3 - domaine SH3. Les études de cristallisation ont démontré que l'interface recouvrait une région généralement impliquée dans la reconnaissance classique d'un motif riche en proline de type PxxP, bien que le domaine SH3 d'IB1 ne contienne aucun motif PxxP. L'homodimère d'IB1 semble extrêmement stable. Il peut cependant être déstabilisé par trois mutations ponctuelles dirigées contre des résidus clés impliqués dans la dimérisation. Chaque mutation réduit l'activation basale de JNK dépendante d'IB 1 dans des cellules 293T. La déstabilisation de la dimérisation induite par la sur-expression du domaine SH3, provoque une diminution de la sécrétion d'insuline glucose dépendant. SUMMARY Mitogen activated kinases (MAPK) are an important and conserved enzyme family. They form a signaling network required to specifically regulate process involved in cell differentiation, proliferation or death. A MAPK module is typically organized in a threekinase cascade which are activated by sequential phosphorylation. The MAPK kinase kinase (MAPKKK), the MAPK kinase (MAPKK) and the MAPK constitute the minimal module. Once activated, the MAPK phosphorylates its targets like transcription factors or other proteins. In mammals, three major groups of MAPKs have been identified : the group of extra-cellular regulated kinase (ERK) which is activated by mitogens and the group of p38 and cJun NH2-terminal kinase (JNK) or SAPK for stress activated protein kinase, which are activated by stresses. Many studies implicated JNK in many physiological or pathological process regulations, like diabetes, rheumatoid arthritis, arteriosclerosis, strokes or Parkinson and Alzheimer disease. In particular, JNK plays a crucial role in pancreatic β cell death induced by Interleukin (IL)-1 β in type 1 diabetes. Islet-brain 1 (IB 1) is a scaffold protein that interacts with components of the JNK signal-transduction pathway. IB 1 is expressed at high levels in neurons and in pancreatic β-cells, where it has been implicated in cell survival, in regulating expression of the glucose transporter type 2 (Glut-2) and in glucose-induced insulin secretion. It contains several protein-protein interaction domains, including a JNK-binding domain (JBD), a Src homology 3 domain (SH3) and a phosphotyrosine interaction domain (PID). Proteins that have been shown to associate with IB 1 include members of the Mixed lineage kinase family (MLKs), the MAPKK MKK7, the MAPK phosphatase-7 MKP7, as well as several other ligands including kinesin light chain, LDL receptor related family members and the amyloid precursor protein APP. All these factors, except MLK3 and MKK7 have been shown to interact with the PID domain or the extreme C-terminal part (Kinesin light chain) of IB 1. As some scaffold already described, IB 1 and another member of the family, IB2, have previously been shown to engage in oligomerization through their respective C-terminal regions that include the SH3 and PID domains. But neither the molecular mechanisms nor the function of dimerization have yet been characterized. SH3 domains are central in the assembly of macromolecular complexes involved in many intracellular signaling pathways. SH3 domains are usually characterized by their preferred recognition of and association with canonical PxxP motif. In all these cases, a single linear sequence is sufficient for binding to the SH3 domain. However, although SH3 domains are important elements of signal transduction, no protein that interacts specifically with the SH3 domain of IB 1 has been identified so far. Here, we show that IB 1 homodimerizes through a navel and unique set of SH3-SH3 interactions. X-ray crystallography studies indicate that the dieter interface covers a region usually engaged in PxxP-mediated ligand recognition, even though the IB 1 SH3 domain lacks this motif. The highly stable IB 1 homodimer can be significantly destabilized in vitro by individual point-mutations directed against key residues involved in dimerization. Each mutation reduces IB 1-dependent basal JNK activity in 293T cells. Impaired dimerization induced by over-expression of the SH3 domain also results in a significant reduction in glucose-dependent insulin secretion in pancreatic β-cells.

Genome-wide association study identifies new HLA class II haplotypes strongly protective against narcolepsy.

Narcolepsy is a rare sleep disorder with the strongest human leukocyte antigen (HLA) association ever reported. Since the associated HLA-DRB1*1501-DQB1*0602 haplotype is common in the general population (15-25%), it has been suggested that it is almost necessary but not sufficient for developing narcolepsy. To further define the genetic basis of narcolepsy risk, we performed a genome-wide association study (GWAS) in 562 European individuals with narcolepsy (cases) and 702 ethnically matched controls, with independent replication in 370 cases and 495 controls, all heterozygous for DRB1*1501-DQB1*0602. We found association with a protective variant near HLA-DQA2 (rs2858884; P < 3 x 10(-8)). Further analysis revealed that rs2858884 is strongly linked to DRB1*03-DQB1*02 (P < 4 x 10(-43)) and DRB1*1301-DQB1*0603 (P < 3 x 10(-7)). Cases almost never carried a trans DRB1*1301-DQB1*0603 haplotype (odds ratio = 0.02; P < 6 x 10(-14)). This unexpected protective HLA haplotype suggests a virtually causal involvement of the HLA region in narcolepsy susceptibility.

Phenotypic and molecular characterization of the onset of neuropathy in rodent models of diabetes mellitus

Abstract : The principal focus of this work was to study the molecular changes leading to the development of diabetic peripheral neuropathy (DPN). DPN is the most common complication associated with both type I and II diabetes mellitus (DM). This pathology is the leading cause of non-traumatic amputations. Even though the pathological and morphological changes underlying DPN are relatively well described, the implicated molecular mechanisms remain poorly understood. The following two approaches were developed to study the development of DPN in a rodent model of DM type I. As a first approach, we studied the implication of lipid metabolism in DPN phenotype, concentrating on Sterol Response Element Binding Protein (SREBP)-lc which is the key regulator of storage lipid metabolism. We showed that SREBP-1c was expressed in peripheral nerves and that its expression profile followed the expression of genes involved in storage lipid metabolism. In addition, the expression of SREBP-1c in the endoneurium of peripheral nerves was dependant upon nutritional status and this expression was also perturbed in type I diabetes. In line with this, we showed that insulin elevated the expression of SREBP-1c in primary cultured Schwann cells by activating the SREBP-1c promoter. Taken together, these findings reveal that SREBP-1c expression in Schwann cells responds to metabolic stimuli including insulin and that this response is affected in type I diabetes mellitus. This suggests that disturbed SREBP-1c regulated lipid metabolism may contribute to the pathophysiology of DPN. As a second approach, we performed a comprehensive analysis of the molecular changes associated with DPN in the Akital~1~+ mouse which is a model of spontaneous early-onset type I diabetes mellitus. This mouse expresses a mutated non-functional isoform of insulin, leading to hypoinsulinemia and hyperglycaemia. To determine the onset of DPN, weight, blood glucose and motor nerve conduction velocity (MNCV) were measured in Akital+/+ mice during the first three months of life. A decrease in MNCV was evident akeady one week after the onset of hyperglycemia. To explore the molecular changes associated with the development of DPN in these mice, we performed gene expression profiling using sciatic nerve endoneurium and dorsal root ganglia (DRG) isolated from early diabetic male Akita+/+ mice and sex-matched littermate controls. No major transcriptional changes were detected either in the DRG or in the sciatic nerve endoneurium. This experiment indicates that the phenotypic changes observed during the development of DPN are not correlated with major transcriptional alterations, but mainly with alterations at the protein level. Résumé Lors ce travail, nous nous sommes intéressés aux changements moléculaires aboutissant aux neuropathies périphériques dues au diabète (NPD). Les NPD sont la complication la plus commune du diabète de type I et de type II. Cette pathologie est une cause majeure d'amputations. Même si les changements pathologiques et morphologiques associés aux NPD sont relativement bien décrits, les mécanismes moléculaires provoquant cette pathologie sont mal connus. Deux approches ont principalement été utilisées pour étudier le développement des NPD dans des modèles murins du diabète de type I. Nous avons d'abord étudié l'impact du métabolisme des lipides sur le développement des NPD en nous concentrant sur Sterol Response Element Binding Protein (SREBP)-1 c qui est un régulateur clé des lipides de stockage. Nous avons montré que SREBP-1 c est exprimé dans les nerfs périphériques et que son profil d'expression suit celui de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides de stockage. De plus, l'expression de SREBP-1c dans l'endoneurium des nerfs périphériques est dépendante du statut nutritionnel et est dérégulée lors de diabète de type I. Nous avons également pu montrer que l'insuline augmente l'expression de SREBP-1c dans des cultures primaires de cellules de Schwann en activant le promoteur de SREBP-1c. Ses résultats démontrent que l'expression de SREBP-1c dans les cellules de Schwann est contrôlée par des stimuli métaboliques comme l'insuline et que cette réponse est affectée dans le cas d'un diabète de type I. Ces données suggèrent que la dérégulation de l'expression de SREBP-1c lors du diabète pourrait affecter le métabolisme des lipides et ainsi contribuer à la pathophysiologie des NPD. Comme seconde approche, nous avons réalisé une analyse globale des changements moléculaires associés au développement des NPD chez les souris Akita+/+, un modèle de diabète de type I. Cette souris exprime une forme mutée et non fonctionnelle de l'insuline provoquant une hypoinsulinémie et une hyperglycémie. Afin de déterminer le début du développement de la NPD, le poids, le niveau de glucose sanguin et la vitesse de conduction nerveuse (VCN) ont été mesurés durant les 3 premiers mois de vie. Une diminution de la VCN a été détectée une semaine seulement après le développement de l'hyperglycémie. Pour explorer les changements moléculaires associés avec le développement des NPD, nous avons réalisé un profil d'expression de l'endoneurium du nerf sciatique et des ganglions spinaux isolés à partir de souris Akital+/+ et de souris contrôles Akita+/+. Aucune altération transcriptionnelle majeure n'a été détectée dans nos échantillons. Cette expérience suggère que les changements phénotypiques observés durant le développement des NPD ne sont pas corrélés avec des changements importants au niveau transcriptionnel, mais plutôt avec des altérations au niveau protéique. Résumé : Lors ce travail, nous nous sommes intéressés aux changements moléculaires aboutissant aux neuropathies périphériques dues au diabète (NPD). Les NPD sont la complication la plus commune du diabète de type I et de type II. Cette pathologie est une cause majeure d'amputations. Même si les changements pathologiques et morphologiques associés aux NPD sont relativement bien décrits, les mécanismes moléculaires provoquant cette pathologie sont mal connus. Deux approches ont principalement été utilisées pour étudier le développement des NPD dans des modèles murins du diabète de type I. Nous avons d'abord étudié l'impact du métabolisme des lipides sur le développement des NPD en nous concentrant sur Sterol Response Element Binding Protein (SREBP)-1c qui est un régulateur clé des lipides de stockage. Nous avons montré que SREBP-1 c est exprimé dans les nerfs périphériques et que son profil d'expression suit celui de gènes impliqués dans le métabolisme des lipides de stockage. De plus, l'expression de SREBP-1c dans l'endoneurium des nerfs périphériques est dépendante du statut nutritionnel et est dérégulée lors de diabète de type I. Nous avons également pu montrer que l'insuline augmente l'expression de SREBP-1c dans des cultures primaires de cellules de Schwann en activant le promoteur de SREBP-1c. Ses résultats démontrent que l'expression de SREBP-1c dans les cellules de Schwann est contrôlée par des stimuli métaboliques comme l'insuline et que cette réponse est affectée dans le cas d'un diabète de type I. Ces données suggèrent que la dérégulation de l'expression de SREBP-1c lors du diabète pourrait affecter le métabolisme des lipides et ainsi contribuer à la pathophysiologie des NPD. Comme seconde approche, nous avons réalisé une analyse globale des changements moléculaires associés au développement des NPD chez les souris Akita~~Z~+, un modèle de diabète de type I. Cette souris exprime une forme mutée et non fonctionnelle de l'insuline provoquant une hypoinsulinémie et une hyperglycémie. Afin de déterminer le début du développement de la NPD, le poids, le niveau de glucose sanguin et la vitesse de conduction nerveuse (VCN) ont été mesurés durant les 3 premiers mois de vie. Une diminution de la VCN a été détectée une semaine seulement après le développement de l'hyperglycémie. Pour explorer les changements moléculaires associés avec le développement des NPD, nous avons réalisé un profil d'expression de l'endoneurium du nerf sciatique et des ganglions spinaux isolés à partir de souris Akital+/+ et de souris contrôles Akita+/+. Aucune altération transcriptionnelle majeure n'a été détectée dans nos échantillons. Cette expérience suggère que les changements phénotypiques observés durant le développement des NPD ne sont pas corrélés avec des changements importants au niveau transcriptionnel, mais plutôt avec des altérations au niveau protéique.

Regulation of frizzled receptor activity at the plasma membrane : an interplay of the receptor, the trimeric G protein Go, and RGS protein and a scaffolding protein Kermit

G-protein-signaling pathways convey extracellular signals inside the cells and regulate distinct physiological responses. This type of signaling pathways consists of three major components: G-protein-coupled receptors (GPCRs), heterotrimeric G proteins (G-proteins) and downstream effectors. Upon ligand binding, GPCRs activate heterotrimeric G proteins to initiate the signaling cascade. Dysfunction of GPCR signaling correlates with numerous diseases such as diabetes, nervous and immune system deficiency, and cancer. As the signaling switcher, G-proteins (Gs, Gq/11, G12/13, and Gi/o) have been an appealing topic of research for decades. A heterotrimeric G-protein is composed of three subunits, the guanine nucleotide associated a-subunit, ß and y subunits. In general, the duration of signaling is determined by the lifetime of activated (GTP bound) Ga subunits. Identification of novel communication partners of Ga subunits appears to be an attractive way to understand the machinery of GPCR signaling. In our lab, we mainly focus on Gao, which is abundantly expressed in the nervous system. Here we present two novel interacting partners of Drosophila Gao: Dhit and Kermit, identified through yeast two-hybrid screening and genetic screening respectively. Dhit is characterized by a small size with a conserved RGS domain and an N-terminal cysteine rich motif. The RGS domain possesses the GAP (GTPase activating protein) activity towards G proteins. However, we found that Dhit exerts not only the GAP activity but also the GDI (guanine nucleotide dissociation inhibitor) activity towards Gao. The unexpected GDI activity is preserved in GAIP/RGS19 - a mammalian homologue of Dhit. Further experiments confirmed the GDI activity of Dhit and GAIP/RGS19 in Drosophila and mammalian cell models. Therefore, we propose that Dhit and its mammalian homologues modulate GPCR signaling by a double suppression of Ga subunits - suppression of their nucleotide exchange with GTP and acceleration of their hydrolysis of GTP. Kermit/GEPC was first identified as a binding partner of GAIP/RGS19 in a yeast two- hybrid screen. Instead of interacting with the Drosophila homologue of GAIP/RGS19 (Dhit), Kermit binds to Gao in vivo and in vitro. The functional consequence of Kermit/Gao interaction is the regulation of localization of Vang (one of the planar cell polarity core components) at the apical membrane. Overall, my work elaborated the action of Gao with its two interaction partners in Gao- mediated signaling pathway. Conceivably, the understanding of GPCR signaling including Gao and its regulators or effectors will ultimately shed light on future pharmaceutical research. - Les voies de signalisation médiées par les protéines G transmettent des signaux extracellulaires à l'intérieur des cellules pour réguler des réponses physiologiques distinctes. Cette voie de signalisation consiste en trois composants majeurs : les récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs), les protéines G hétérotrimériques (G-proteins) et les effecteurs en aval. Suite à la liaison du ligand, les GPCRs activent les protéines G hétérotrimériques qui initient la cascade de signalisation. Des dysfonctions dans la signalisation médiée par les GPCRs sont corrélées avec de nombreuses maladies comme le diabète, des déficiences immunes et nerveuses, ainsi que le cancer. Puisque la voie de signalisation s'active et se désactive, les protéines G (Gs, Gq/11, G12/13 et Gi/o) ont été un sujet de recherche attrayant pendant des décennies. Une protéine G hétérotrimérique est composée de trois sous-unités, la sous-unité a associée au nucléotide guanine, ainsi que les sous-unités ß et y. En général, la durée du signal est déterminée par le temps de demi-vie des sous-unités Ga activées (Ga liées au GTP). Identifier de nouveaux partenaires de communication des sous-unités Ga se révèle être un moyen attractif de comprendre la machinerie de la signalisation par les GPCRs. Dans notre laboratoire nous nous sommes concentrés principalement sur Gao qui est exprimée de manière abondante dans le système nerveux. Nous présentons ici deux nouveaux partenaires qui interagissent avec Gao chez la drosophile: Dhit et Kermit, qui ont été identifiés respectivement par la méthode du yeast two-hybrid et par criblage génétique. Dhit est caractérisé par une petite taille, avec un domaine RGS conservé et un motif N- terminal riche en cystéines. Le domaine RGS contient une activité GAP (GTPase activating protein) pour les protéines G. Toutefois, nous avons découvert que Dhit exerce non seulement une activité GAP mais aussi une activité GDI (guanine nucleotide dissociation inhibitor) à l'égard de Gao. Cette activité GDI inattendue est préservée dans RGS19 - un homologue de Dhit chez les mammifères. Des expériences supplémentaires ont confirmé l'activité GDI de Dhit et de RGS19 chez Drosophila melanogaster et les modèles cellulaires mammifères. Par conséquent, nous proposons que Dhit et ses homologues mammifères modulent la signalisation GPCR par une double suppression des sous-unités Ga - suppression de leur nucléotide d'échange avec le GTP et une accélération dans leur hydrolyse du GTP. Kermit/GIPC a été premièrement identifié comme un partenaire de liaison de RGS19 dans le criblage par yeast two-hybrid. Au lieu d'interagir avec l'homologue chez la drosophile de RGS19 (Dhit), Kermit se lie à Gao in vivo et in vitro. La conséquence fonctionnelle de l'interaction Kermit/Gao est la régulation de la localisation de Vang, un des composants essentiel de la polarité planaire cellulaire, à la membrane apicale. Globalement, mon travail a démontré l'action de Gao avec ses deux partenaires d'interaction dans la voie de signalisation médiée par Gao. La compréhension de la signalisation par les GPCRs incluant Gao et ses régulateurs ou effecteurs aboutira à mettre en lumière de futurs axes dans la recherche pharmacologique.