Role of the epithelial sodium channel (ENaC) and its positive regulator, the channel-activating protease 1 (CAP1) in skin

Summary: The mammalian epidermis is a pluristratified epithelium composed of 90% keratinocytes, and its main function is to serve as barrier for the body. The epithelial sodium channel (ENaC), formed by three homologous subunits α, β and γ is found in a variety of epithelia including epidermis. Previous studies showed that ENaC modulates different aspects of epidermal differentiation, such as synthesis of differentiation-specific proteins and lipid secretion. ENaC plays also a critical role in sodium homeostasis of renal and pulmonary epithelia, and its activity is thereby well controlled by hormones and non-hormonal factors, such as the serine protease CAP1 (channel-activating protease 1), also termed prostasin encoded by Prss8 gene. Serine proteases are proteolytic enzymes involved in numerous physiological and pathological processes in the epidermis. In order to evaluate the role of β and γENaC in epidermis, we analyzed the skin phenotype of β and γENaC null mutant (βENaC-/- and γENaC-/-) mice in comparison with the phenotype of αENaC-deficient mice. Furthermore, keratin14-specific CAP1-deficient mice (Prss8lox/Δ /K14-Cre) were generated in order to unveil the role of the serine protease CAP1 in epidermal development and function. This study reveals that the skin phenotype of βENaC and γENaC null mutant mice is less severe than the one of αENaC-deficient mice. However, all these mice present a common premature lipid secretion in the mid-granular layer of the epidermis. Further, the composition of the lipids of the stratum corneum in αENaC-deficient mice is strongly altered, suggesting that epidermal barrier function is compromised. K14-specific CAP1-deficient newborn mice are born at the expected Mendelian ratio, but die soon after birth, showing that CAP1 is required for postnatal survival. The epidermis of these mice exhibits striking malformations of the stratum corneum showing hyperkeratosis. These defects seriously affect both inward and outward epidermal barrier function, leading to rapid and fatal dehydration. As in αENaC-deficient mice, the lipid composition of the stratum corneum of K14-specific CAP1-deficient mice is disturbed. Furthermore, lack of CAP1 leads to the selective loss of filaggrin monomers, important for keratins aggregation and skin moisturization, and to an increased of aberrant profilaggrin precursors. In conclusion, both ENaC and CAP1 expression in the epidermis are crucial for keratinocyte differentiation processes and/or barrier function. Since the abnormalities in K14-specific CAP1-deficient mice resemble key features of human skin ichthyosis, in particular Harlequin ichthyosis, the study of ENaC and CAP1 mutant mice might allow new insights into mechanisms underlying skin diseases. Résumé: L'épiderme des mammifères est un épithélium pluristratifié, protégeant le corps contre les perturbations extérieures et la déshydratation. Le canal épithélial à sodium (ENaC), formé de trois sous-unités α, β et γ, est exprimé dans de nombreux épithélia, comme l'épiderme. Des études ont montré que l'absence de la sous-unité αENaC modulait différents aspects de la différenciation des kératinocytes de l'épiderme, comme la synthèse de protéines spécifiques ou la sécrétion de lipides dans la couche granulaire de l'épiderme. ENaC joue également un rôle crucial dans l'homéostasie du sodium dans les épithélia électriquement étanches, comme l'épithélium rénal ou pulmonaire. L'activité de ENaC est par conséquent finement régulée, en partie par des hormones, mais aussi par des facteurs non-hormonaux, telle que la sérine protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 >>) (nommée également prostasine et codée par le gène Prss8). Le but de ce travail a donc été d'étudier le rôle des sous-unités β et γENaC dans l'épiderme en comparaison avec celui de la sous-unité α en utilisant des souris mutantes βENaC-/- et γENaC-/-. Dans un deuxième temps, le phénotype d'une souris chez qui CAP1 a été spécifiquement invalidé dans l'épiderme (Prsslox/Δ/K14-Cre) a été analysé, dans le but de mettre en évidence le rôle de cette protéase dans l'épiderme. Comme déjà montré pour les souris αENaC-/-, la sécrétion des lipides dans la couche granulaire de l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/- est prématurée. Cependant, l'hyperplasie et l'expression anormale des protéines marqueurs de la différenciation présents chez les souris αENaC-/- n'ont pas été observés dans l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/-. La composition lipidique de la couche cornée des souris αENaC-/- est fortement altérée suggérant que la fonction de barrière de l'épiderme de ces souris est compromise. Les souris mutantes CAP1 ont quant à elles révélé des malformations sévères de leur couche cornée, affectant la fonction de barrière de leur épiderme et conduisant à la mort de ces souris par déshydratation quelques jours après leur naissance. De plus, la composition en lipides de la couche cornée ainsi que la taille des cellules cornées, les cornéocytes, de ces souris sont modifiées par rapport aux souris contrôles. L'invalidation de la protéine CAP1 dans l'épiderme conduit aussi à la perte de la filaggrine, une protéine cruciale pour l'agrégation des kératines dans la couche cornée et le maintien du niveau d'hydratation de la peau, et à l'accumulation de ses précurseurs. En conclusion, l'expression de ENaC et de CAP1 est cruciale pour la différenciation de l'épiderme et/ou sa fonction de barrière. De plus, le phénotype des souris mutantes CAP1 présente des caractéristiques qui ressemblent à celles observées dans certaines pathologies humaines cutanées, comme l'ichthyose d'Harlequin. L'étude des souris mutantes ENaC et CAP1 pourrait donc apporter de nouvelles connaissances dans les mécanismes impliqués dans l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies de la peau chez l'homme. Résumé tout public: La peau est le plus grand organe vital du corps humain. Sa fonction principale est de protéger le corps comme une barrière, contre les agressions extérieures et la déshydratation. De nombreuses maladies de la peau résultent d'une perte de fonction de cette barrière. Bien que les pathologies cutanées soient très bien décrites, leur cause génétique n'est en général pas encore connue. La souris est alors un modèle de choix pour la recherche fondamentale. En effet, grâce aux progrès récents de la science, le génome de la souris peut aujourd'hui être modifié dans le but d'étudier le rôle de nombreuses protéines. Dans différents organes, comme le rein et le poumon, le canal épithélial à sodium (ENaC), composé de trois sous-unités protéiques homologues (α, β, et γ), joue un rôle essentiel dans la réabsorption du sodium. L'activité de ENaC est régulée par de nombreux facteurs hormonaux et non-hormonaux, telle que la protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 »). L'invalidation de la sous-unité αENaC chez la souris a permis de montrer que dans la peau, le canal ENaC est impliqué dans la différenciation des cellules de l'épiderme et la croissance des poils. Durant ce travail, le phénotype des souris chez qui la protéine βENaC, γENaC ou CAP1 a été invalidée (souris mutantes), a été étudié dans le but de mieux comprendre le rôle des sous-unités du canal ENaC et de son régulateur CAP1 dans la peau. Les résultats de ce projet ont montré que les souris mutantes βENaC et γENaC présentent un épiderme anormal avec une synthèse prématurée de lipides dans la couche granulaire, suggérant l'implication de ENaC dans la fonction de barrière de la peau. De plus, quand CAP1 est invalidé de manière totale chez les souris, le développement embryonnaire est perturbé et ces souris meurent avant la naissance. CAP1 a donc été invalidé spécifiquement dans l'épiderme des souris. Ces souris mutantes « épiderme-spécifique » naissent normalement, mais meurent peu après la naissance de déshydratation. La couche superficielle de l'épiderme, appelée couche cornée, de ces souris est malformée et ne confère plus à la peau sa fonction de barrière. De plus, les composants de la couche cornée, les cellules cornées entourées de lipides, sont sévèrement altérés. Le phénotype de ces souris ressemble aux caractéristiques présentes chez les patients atteints d'ichthyoses, en particulier l'ichthyose d'Harlequin. En conclusion, le canal ENaC ainsi que son régulateur CAP1 jouent un rôle clé dans les processus de différenciation de l'épiderme et/ou de sa fonction de barrière. De plus, les souris mutantes pour CAP1 et ENaC se révéleront peut-être comme des modèles appropriés dans l'étude de l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies cutanées.

De la cohérence des modèles d'évaluation monétaire des atteintes à la santé

Pour estimer le coût des atteintes à la santé, on recourt généralement conjointement à plusieurs méthodes sans s'interroger sur la cohérence d'ensemble du modèle d'évaluation. L'addition des estimations obtenues par la méthode du capital humain et des résultats d'une évaluation contingente en est un exemple. Toutefois ce procédé ne repose sur aucun fondement théorique. Face à ce constat, l'article propose un modèle d'évaluation du coût de la morbidité et de la mortalité, modèle basé sur l'économie du bien-être. Le cas des blessures mortelles causées par les accidents de la route sert d'illustration à ces propositions. Cette illustration est concrétisée dans le contexte helvétique par un exemple chiffré.

Economics of public governance with strategic production of information: four essays

SUMMARY This paper analyses the outcomes of the EEA and bilateral agreements vote at the level of the 3025 communities of the Swiss Confederation by simultaneously modelling the vote and the participation decisions. Regressions include economic and political factors. The economic variables are the aggregated shares of people employed in the losing, Winning and neutral sectors, according to BRUNETTI, JAGGI and WEDER (1998) classification, Which follows a Ricardo-Viner logic, and the average education levels, which follows a Heckscher-Ohlin approach. The political factors are those used in the recent literature. The results are extremely precise and consistent. Most of the variables have the predicted sign and are significant at the l % level. More than 80 % of the communities' vote variance is explained by the model, substantially reducing the residuals when compared to former studies. The political variables do have the expected signs and are significant as Well. Our results underline the importance of the interaction between electoral choice and participation decisions as well as the importance of simultaneously dealing with those issues. Eventually they reveal the electorate's high level of information and rationality. ZUSAMMENFASSUNG Unser Beitrag analysiert in einem Model, welches gleichzeitig die Stimm- ("ja" oder "nein") und Partizipationsentscheidung einbezieht, den Ausgang der Abstimmungen über den Beitritt zum EWR und über die bilateralen Verträge für die 3025 Gemeinden der Schweiz. Die Regressionsgleichungen beinhalten ökonomische und politische Variabeln. Die ökonomischen Variabeln beinhalten die Anteile an sektoriellen Arbeitsplatzen, die, wie in BRUNETTI, JAGGIl.1I1d WEDER (1998), in Gewinner, Verlierer und Neutrale aufgeteilt Wurden, gemäß dem Model von Ricardo-Viner, und das durchschnittliche Ausbildungsniveau, gemäß dem Model von Heckscher-Ohlin. Die politischen Variabeln sind die in der gegenwärtigen Literatur üblichen. Unsere Resultate sind bemerkenswert präzise und kohärent. Die meisten Variabeln haben das von der Theorie vorausgesagte Vorzeichen und sind hoch signifikant (l%). Mehr als 80% der Varianz der Stimmabgabe in den Gemeinden wird durch das Modell erklärt, was, im Vergleich mit früheren Arbeiten, die unerklärten Residuen Wesentlich verkleinert. Die politischen Variabeln haben auch die erwarteten Vorzeichen und sind signifikant. Unsere Resultate unterstreichen die Bedeutung der Interaktion zwischen der Stimm- und der Partizipationsentscheidung, und die Bedeutung diese gleichzeitig zu behandeln. Letztendlich, belegen sie den hohen lnformationsgrad und die hohe Rationalität der Stimmbürger. RESUME Le présent article analyse les résultats des votations sur l'EEE et sur les accords bilatéraux au niveau des 3025 communes de la Confédération en modélisant simultanément les décisions de vote ("oui" ou "non") et de participation. Les régressions incluent des déterminants économiques et politiques. Les déterminants économiques sont les parts d'emploi sectoriels agrégées en perdants, gagnants et neutres selon la classification de BRUNETTI, JAGGI ET WEDER (1998), suivant la logique du modèle Ricardo-Viner, et les niveaux de diplômes moyens, suivant celle du modèle Heckscher-Ohlin. Les déterminants politiques suivent de près ceux utilisés dans la littérature récente. Les résultats sont remarquablement précis et cohérents. La plupart des variables ont les signes prédits par les modèles et sont significatives a 1%. Plus de 80% de la variance du vote par commune sont expliqués par le modèle, faisant substantiellement reculer la part résiduelle par rapport aux travaux précédents. Les variables politiques ont aussi les signes attendus et sont aussi significatives. Nos résultats soulignent l'importance de l'interaction entre choix électoraux et décisions de participation et l'importance de les traiter simultanément. Enfin, ils mettent en lumière les niveaux élevés d'information et de rationalité de l'électorat.