Ubiquitylation of voltage-gated sodium channels.

Ion channel proteins are regulated by different types of posttranslational modifications. The focus of this review is the regulation of voltage-gated sodium channels (Navs) upon their ubiquitylation. The amiloride-sensitive epithelial sodium channel (ENaC) was the first ion channel shown to be regulated upon ubiquitylation. This modification results from the binding of ubiquitin ligase from the Nedd4 family to a protein-protein interaction domain, known as the PY motif, in the ENaC subunits. Many of the Navs have similar PY motifs, which have been demonstrated to be targets of Nedd4-dependent ubiquitylation, tagging them for internalization from the cell surface. The role of Nedd4-dependent regulation of the Nav membrane density in physiology and disease remains poorly understood. Two recent studies have provided evidence that Nedd4-2 is downregulated in dorsal root ganglion (DRG) neurons in both rat and mouse models of nerve injury-induced neuropathic pain. Using two different mouse models, one with a specific knockout of Nedd4-2 in sensory neurons and another where Nedd4-2 was overexpressed with the use of viral vectors, it was demonstrated that the neuropathy-linked neuronal hyperexcitability was the result of Nav1.7 and Nav1.8 overexpression due to Nedd4-2 downregulation. These studies provided the first in vivo evidence of the role of Nedd4-2-dependent regulation of Nav channels in a disease state. This ubiquitylation pathway may be involved in the development of symptoms and diseases linked to Nav-dependent hyperexcitability, such as pain, cardiac arrhythmias, epilepsy, migraine, and myotonias.

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.

Analyse fonctionnelle et moléculaire d'un nouveau gène (VIT32) impliqué dans le mécanisme d'action de la vasopressine

Résumé Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale (tube distal et tube collecteur) du néphron ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition ionique et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent le maintien de la pression sanguine. Dans la cellule principale du tube collecteur cortical (CCD), le taux de réabsorption de sodium dépend essentiellement de l'activité du canal épithélial à sodium (ENaC) à la membrane apicale et de la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K±ATPase) à la membrane basolatérale. L'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales de CCD, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape précoce dite « non-génomique » et une étape tardive dite « génotnique ». Durant l'étape précoce, la vasopressine régule l'expression de gènes, dont certains peuvent être impliqués dans le transport de sodium, comme ENaC et la Na+ -K+ATP ase. Le but de mon travail a été d'étudier l'implication d'une protéine appelée VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) dans le transport de sodium. L'expression de VIP32 est augmentée par la vasopressine dans les cellules principales de CCD. Dans l'ovocyte de Xenopus laevis utilisé comme système d'expression hétérologue, nous avons montré que l'expression de VIP32 provoque la maturation méiotique de l'ovocyte par l'activation de la voie des MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et du facteur de promotion méiotique (MPF). La co-expression d'ENaC et de VIP32 diminue l'activité d'ENaC de façon sélective, par l'activation de la voie des MAPK, sans affecter l'expression du canal à la surface membranaire. Nous avons également montré que la régulation de l'activité d'ENaC par la voie des MAPK est dépendante du mécanisme de régulation d'ENaC lié à un motif du canal appelé PY. Ce motif est impliqué dans le contrôle de la probabilité d'ouverture ainsi que l'expression à la surface membranaire d'ENaC. Dans les cellules principales, VIP32 par l'activation de la voie des MAPK peut être impliqué dans la régulation négative du transport transépithélial qui a lieu après plusieurs heures de traitement à la vasopressine. Le tube collecteur de reins normaux présente un taux basal significatif d'activité de la voie MAPK MEK1/2-ERK1/2. Dans la lignée mpkCCDc14 de cellules principales de CCD de souris, que nous avons utilisé pour cette partie du travail, nous avons montré la présence d'un taux basal d'activité d'ERK1/2 (pERK1/2). L'aldostérone et la vasopressine, connus pour stimuler le courant sodique transépithélial dans le CCD, ne changeaient pas le taux basal de pERK1/2. Le transport de sodium transépithélial basal, ou stimulé par l'aldostérone ou la vasopressine est diminué par l'effet de PD98059, un inhibiteur de MEK1/2 qui diminue parallèlement le taux de pERK1/2. Nous avons également montré dans des cellules non stimulées, ou stimulées par de l'aldostérone ou de la vasopressine, que l'activité de la Na+-K+ ATPase, mais pas celle d'ENaC est inhibée par des traitements avec différents inhibiteurs de MEK1/2. Par un marquage de la Na±-K+ATPase à la surface membranaire nous avons montré que la voie d'ERK1/2 contrôle l'activité intrinsèque de la Na+-K+ ATPase, plutôt que son expression à la surface membranaire. Ces données ont montré que l'activité de la Na+-K+ATPase et le transport transépithélial de sodium sont contrôlés par l'activité basal et constitutive de la voie d'ERK1/2. Summary The regulation of sodium reabsorption in the distal nephron (distal tubule and cortical collecting duct) in the kidney plays an essential role in the control of extracellular fluids composition and volume, and thereby blood pressure. In the principal cell of the collecting duct (CCD), the level of sodium reabsorption mainlly depends on the activity of both epithlial sodium channel (ENaC) and sodium-potassium-adenosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). The activity of these two transporters is regulated by hormones especially aldosterone, vasopressin and insuline.In the principal cell of the CCD, vasopressin regulates sodium transport via a short-term effect and a late genomic effect. During the genomic effect vasopressin activates a complex network of vasopressin-dependent genes involved in the regulation of sodium transport as ENaC and Na+-K+ATPase. We were interested in the role of a recently identified vasopressin induced protein (VIP32) and its implication in the regulation of sodium transport in principal cell of the CCD. The Xenopus oocyte expression system revealed two functions : expressed alone VIP32 rapidly induces oocyte meiotic maturation through the activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway and the meiotic promoting factor and when co-expressed with ENaC, V1P32 selectively dowrn-egulates channel activity, but not channel cell surface expression. We have shown that the ENaC downregulation mediated by the activation of the MAPK pathway is related to the PY motif of ENaC. This motif is implicated in ENaC cell surface expression and open probability regulation. In the kidney principal cell, VIP32 through the activation of MAPK pathway may be involved in the downregulation of transepithelial sodium transport observed within a few hours after vasopressin treatment. The collecting duct of normal kidney exhibits significant activity of the MEK1/2-ERK1/2 MAPK pathway. Using in vitro cultured mpkCCDc14 principal cells we have shown a significant basal level of ERK1/2 activity (pERK1/2). Aldosterone and vasopressin, known to upregulate sodium reabsorption in CCDs, did not change ERK1/2 activity. Basal and aldosterone- or vasopressin-stimulated sodium transport were downregulated by the MEK1/2 inhibitor PD98059 in parallel with a decrease in pERK1/2 in vitro. The activity of Na+-K+ATPase but not that of ENaC was inhibited by MEK1/2 inhibitors in both, unstimulated and aldosterone- or vasopressin-stimulated CCDs in vitro. Cell surface labelling showed that intrinsic activity rather than cell surface expression of Na+-K+ATPase was controlled by pERK1/2. Our data demonstrate that basal constitutive activity of ERK1/2 pathway controls Na+-K+ATPase activity and transepithelial sodium transport in the principal cell. Résumé tout public Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale du néphron (l'unité fonctionnelle du rein) ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent de maintenir une pression sanguine effective. Dans les cellules principales du tube collecteur, une région spécifique du néphron distal, le transport de sodium dépend essentiellement de l'activité de deux transporteurs de sodium : le canal épithélial à sodium (ENaC) et la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). Afin de répondre aux besoins de l'organisme, l'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales du tube collecteur, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape rapide et une étape lente dite « génomique ». Durant l'étape lente, la vasopressine régule l'expression de gènes pouvant être impliqués dans le transport de sodium, dont notamment ceux d'ENaC et de la Na+-K+ATPase. Parmi les gènes dont l'expression est augmentée par la vasopressine, celui de VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) fait l'objet de cette étude. Le but de mon travail a été d'étudier, dans un système d'expression hétérologue (l'ovocyte de Xenopus leavis), l'implication de VIP32 dans le transport de sodium. Nous avons montré que VIP32 est capable d'activer un mécanisme moléculaire en cascade appelé MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et est aussi capable de diminuer l'activité d'ENaC. Parallèlement, dans une lignée de cellules principales de tube collecteur les mpkCCDc14, nous avons montré que le taux basal d'activité de la cascade MAPK est capable de réguler l'activité de la Na+-K+ATPase, tandis qu'il n'influence pas l'activité d'ENaC.

Regulation of the cardiac voltage-gated sodium channel Nav1.5 : regulation of Nav1.5 by ubiquitin-protein ligases of the Nedd4/Nedd4-like family and characterisation of two novel mutations in the gene encoding Nav1.5 (SCN5A) implicated in the Brugada syndrome triggered by fever

Abstract: The genesis of the cardiac action potential, which accounts for the cardiac contraction, is due to the sodium current INa mediated by the voltage-gated sodium channel Nav1.5. Several cardiac arrhythmias such as the Brugada syndrome are known te be caused by mutations in SCN5A, the gene encoding Nav1.5. Studies of these mutations allowed a better understanding of biophysical and functional properties of Nav1.5. However, only few investigations have been performed in order to understand the regulation of Nav1.5. During my thesis, I investigated different mechanisms of regulation of Nav1.5 using a heterologous expression system, HEK293 cells, coupled with a technique of sodium current recording: the patch clamp in whole cell configuration. In previous studies it has been shown that an enzyme of the Nedd4 family (Nedd4-2) regulates an epithelial sodium channel via the interaction with PY-motifs present in the latter. Interestingly, Nav1.5 contains a similar PY-motif, which motivated us to study the role of Nedd4-2 expressed in heart for the regulation of Nav1.5. In a second study, we investigated the implication of two Nav1.5 mutants, which were either less functional or net functional (Nav1.5 R535X and Nav1.5 L325R respectively) implied in the genesis of the Brugada syndrome by fever. Our results established two mechanisms implied in Nav1.5 regulation. The first one implies that following the interaction between the PY-motif of Nav1.5 and Nedd4- 2 Nav1.5 is ubiquitinated by Nedd4-2. This ubiquitination leads to the internalization of Nav1 .5. The second mechanism is a phenomenon called the "dominant negative" effect of Nav1.5 L325R on Nay1.5 where the decrease of 'Na is potentially due to the retention of Nav1.5 by Nav1.5 L325R in an undefined intracellular compartment. These studies defined two mechanisms of Nav1.5 regulation, which could play an important role for the genesis of cardiac arrhythmias where molecular processes are still poorly understood. Résumé La genèse du potentiel d'action cardiaque, permettant la contraction cardiaque, est due au courant sodique INa issu des canaux sodiques cardiaques dépendants du voltage Nav1.5. Nombreuses arythmies cardiaques telles que le syndrome de Brugada sont connues pour être liées à des mutations du gène SCN5A, codant pour Nav1.5. L'étude de ces mutations a permis une meilleure compréhension des propriétés structurelles et fonctionnelles de Nav1.5 et leurs implications dans la genèse de ces pathologies. Néanmoins peu d'études ont été menées afin de comprendre les mécanismes de régulation de Nav1.5. Mon travail de thèse a consisté à étudier des mécanismes de régulation de Nav1.5 en utilisant un système d'expression hétérologue, les cellules HEK293, couplé à une technique d'enregistrement des courants sodiques, le "patch clamp" en configuration cellule entière. La présence sur Nav1.5 d'un motif-PY similaire à ceux nécessaires pour la régulation d'un canal épithélial sodique par une enzyme de la famille de Nedd4, nous a amenée à étudier le rôle de ces ubiquitine-ligases, en particulier Nedd4-2, dans la régulation de Nav1.5. La seconde étude s'est intéressée aux conséquences de deux mutations de SCN5A codant pour deux mutants peu ou pas fonctionnels (Nav1.5 L325R et Nav1.5 R535X respectivement) retrouvées chez des patients présentant un syndrome de Brugada exacerbé par un état fébrile. Nos résultats ont permis d'établir deux mécanismes de régulation de Nav1.5 L'un par Nedd4-2 qui implique rubiquitination de Nav1.5 par cette ligase suite à l'interaction entre le motif-PY de Nav1.5 et Nedd4-2. Cette modification déclenche l'internalisation du canal impliquée dans la diminution d'INa. Le second mécanisme quant à lui est un effet "dominant négatif" de Nav1.5 L325R sur Nav1.5 aboutissant à une diminution d'INa suite à la séquestration intracellulaire potentielle de Nav1.5 par Nav1.5 L325R. Ces études ont mis en évidence deux mécanismes de régulation de Nav1.5 pouvant jouer un rôle majeur dans la genèse et/ou l'accentuation des arythmies cardiaques dont les processus moléculaires au sein des cardiomyocytes, impliquant des modifications du courant sodiques, sont encore mal compris. Résumé destiné à un large public La dépolarisation électrique de la membrane des cellules cardiaques permet la contraction du coeur. La génèse de cette activité électrique est due au courant sodique issu d'un type de canal à sodium situé dans la membrane des cellules cardiaques. De nombreuses pathologies provoquant des troubles du rythme cardiaque sont issues de mutations du gène qui code pour ce canal à sodium. Ces canaux mutants, entrainant diverses pathologies cardiaques telles que le syndrome de Brugada, ont été largement étudiées. Néanmoins, peu de travaux ont été réalisés sur les mécanismes de régulation de ce canal à sodium non muté. Mon travail de thèse a consisté à étudier certains des mécanismes de régulation de ce canal à sodium en utilisant une technique permettant l'enregistrement des courants sodiques issus de l'expression de ces canaux à sodium à la membrane de cellules mammifères. La présence sur ce canal à sodium d'une structure spécifique, similaire à celle nécessaire pour la régulation d'un canal épithélial à sodium par une enzyme appelée Nedd4-2, nous a amenée à étudier le rôle de cette enzyme dans la régulation de ce canal à sodium. La seconde étude s'est intéressée aux rôles de deux mutations du gène codant pour ce canal à sodium retrouvées chez des patients présentant un syndrome de Brugada exacerbé par la fièvre. Nos résultats nous ont permis d'établir deux mécanismes de régulation de ce canal à sodium diminuant le courant sodique l'un par l'action de l'enzyme Nedd4-2, suite à son interaction avec ce canal, qui modifie ce canal à sodium (ubiquitination) diminuant de ce fait la densité membranaire du canal. L'autre par un mécanisme suggérant un effet négatif de l'un des canaux mutants sur l'expression à la membrane du canal à sodium non muté. Ces études ont mis en évidence deux mécanismes de régulation de ce canal à sodium pouvant jouer un rôle majeur dans la genèse et/ou l'accentuation des troubles du rythme cardiaques dont les mécanismes cellulaires sont encore incompris.

Identification of the SPLUNC1 ENaC-inhibitory domain yields novel strategies to treat sodium hyperabsorption in cystic fibrosis airway epithelial cultures.

The epithelial sodium channel (ENaC) is responsible for Na(+) and fluid absorption across colon, kidney, and airway epithelia. Short palate lung and nasal epithelial clone 1 (SPLUNC1) is a secreted, innate defense protein and an autocrine inhibitor of ENaC that is highly expressed in airway epithelia. While SPLUNC1 has a bactericidal permeability-increasing protein (BPI)-type structure, its NH2-terminal region lacks structure. Here we found that an 18 amino acid peptide, S18, which corresponded to residues G22-A39 of the SPLUNC1 NH2 terminus inhibited ENaC activity to a similar degree as full-length SPLUNC1 (∼2.5 fold), while SPLUNC1 protein lacking this region was without effect. S18 did not inhibit the structurally related acid-sensing ion channels, indicating specificity for ENaC. However, S18 preferentially bound to the βENaC subunit in a glycosylation-dependent manner. ENaC hyperactivity is contributory to cystic fibrosis (CF) lung disease. Unlike control, CF human bronchial epithelial cultures (HBECs) where airway surface liquid (ASL) height was abnormally low (4.2 ± 0.6 μm), addition of S18 prevented ENaC-led ASL hyperabsorption and maintained CF ASL height at 7.9 ± 0.6 μm, even in the presence of neutrophil elastase, which is comparable to heights seen in normal HBECs. Our data also indicate that the ENaC inhibitory domain of SPLUNC1 may be cleaved away from the main molecule by neutrophil elastase, suggesting that it may still be active during inflammation or neutrophilia. Furthermore, the robust inhibition of ENaC by the S18 peptide suggests that this peptide may be suitable for treating CF lung disease.

Influence of sodium intake on circulating levels of neuropeptide Y.

Neuropeptide Y (NPY) is present in the adrenal medulla, in sympathetic neurons as well as in the circulation. This peptide not only exerts a direct vasoconstrictor effect, but also potentiates the vasoconstriction evoked by norepinephrine and sympathetic nerve stimulation. The vasoconstrictor effect of norepinephrine is also enhanced by salt loading and reduced by salt depletion. The purpose of this study was therefore to assess whether there exists a relationship between dietary sodium intake and the levels of circulating NPY. Uninephrectomized normotensive rats were maintained for 3 weeks either on a low, a regular or a high sodium intake. On the day of the experiment, plasma levels of NPY and catecholamines were measured in the unanesthetized animals. There was no significant difference in plasma norepinephrine and epinephrine levels between the 3 groups of rats. Plasma NPY levels were the lowest (65.4 +/- 8.8 fmol/ml, n-10, Mean +/- SEM) in salt-restricted and the highest (151.2 +/- 25 fmol/ml, n-14, p less than 0.02) in salt-loaded animals. Intermediate values were obtained in rats kept on a regular sodium intake (117.6 +/- 20.1 fmol/ml). These findings are therefore compatible with the hypothesis that sodium balance might to some extent influence blood pressure regulation via changes in circulating NPY levels which in turn modify blood pressure responsiveness.

Malades incurables, vieillards infirmes et enfants difformes : histoire sociale et médicale du corps handicapé en Suisse romande (XIXe-début Xxe siècle)

La thèse montre le développement parallèle, entre le XIXe et le début du XXe siècle, de la prise en charge sociale et médicale des personnes ayant des infirmités corporelles en Suisse romande. Au cours de cette période, qui fait suite à l'avènement de la médecine clinique, bon nombre de personnes atteintes de maladie chronique, déformations osseuses, paralysie ou « infirmités de l'âge » sont déclarées incurables ou infirmes et chassées des hôpitaux, au profit des cas cliniques guérissables. Elles sont alors « récupérées », d'une part, par des institutions philanthropiques émanant de milieux ecclésiastiques ou médicaux, parfois conservateurs. D'autre part, dans les cantons romands institués au début du siècle suite à la Révolution helvétique, un certain nombre de lois viennent renforcer le pouvoir des nouveaux gouvernements autonomes, imposant notamment leurs objectifs institutionnels dans les domaines de la santé et de l'assistance. La seconde moitié du siècle voit aussi l'avènement de l'Etat progressiste promu par les radicaux ainsi que de la médecine universitaire dite moderne, favorisant l'essor d'institutions privées puis publiques visant la curabilité et l'éducation des personnes atteintes de déficiences physiques, principalement les enfants. La rencontre entre charité privée et assistance publique en matière de prise en charge sociale et médicale de l'infirmité est alors souvent complémentaire, parfois aussi conflictuelle, reflétant les enjeux sociaux, économiques, politiques et culturels qui se jouent autour des conceptions du corps individuel, mais aussi du corps social.La thèse examine donc, dans une première partie intitulée « L'assistance des infirmes et des incurables : lois et institutions d'une nouvelle problématique sociale », les constructions institutionnelles et normatives du secours organisé dans les différents cantons romands par les pouvoirs publics et la philanthropie, où s'expriment médecins, politiques et théologiens sur les catégories d'individus déclarés incurables et infirmes. En interrogeant le passage de l'incurabilité à la curabilité, la seconde partie de la thèse, intitulée « La médecine de la scoliose au pied bot : développement de thérapies techniques et physiques autour du corps infirme », se centre ensuite sur l'histoire médicale ayant trait au corps handicapé, prenant comme terrain d'investigation les cantons de Vaud et de Genève du fait du rayonnement et de l'essor des Hôpitaux cantonaux et des Facultés de médecine dans ces deux régions au cours du XIXe siècle. Tout en s'intéressant aux diverses affections concernées, la scoliose et le pied bot, considérés comme des affections orthopédiques typiques du XIXe siècle, constituent une sorte de fil rouge heuristique qui traverse le siècle, permettant de comprendre l'histoire médicale du corps infirme dans ses multiples dimensions : l'essor d'institutions et de disciplines médicales, les développements techniques, les théories et les pratiques des divers champs médicaux tels que l'orthopédie, la chirurgie et certaines thérapies physiques (hydrothérapie, massage, gymnastique médicale, mécanothérapie) ; une interrogation portant sur les rapports sociaux de sexe ainsi que sur les rapports de classe permet d'affiner l'analyse. L'ensemble de la thèse est en outre ponctuée d'exemples de parcours de vie de personnes dites infirmes, incurables, ou désignées comme « cas orthopédiques », soit par l'évocation des « experts » sociaux et médicaux, soit, plus rarement, par les témoignages des principaux concernés. L'examen de l'ensemble de ces processus vise à l'élaboration d'une histoire inédite de la prise en charge sociale et médicale du corps handicapé en Suisse romande au cours du « long » XIXe siècle, participant aussi à l'histoire socioculturelle des représentations du handicap corporel.

Sodium channels and mammalian sensory mechanotransduction.

BACKGROUND: Members of the degenerin/epithelial (DEG/ENaC) sodium channel family are mechanosensors in C elegans, and Nav1.7 and Nav1.8 voltage-gated sodium channel knockout mice have major deficits in mechanosensation. β and γENaC sodium channel subunits are present with acid sensing ion channels (ASICs) in mammalian sensory neurons of the dorsal root ganglia (DRG). The extent to which epithelial or voltage-gated sodium channels are involved in transduction of mechanical stimuli is unclear. RESULTS: Here we show that deleting β and γENaC sodium channels in sensory neurons does not result in mechanosensory behavioural deficits. We had shown previously that Nav1.7/Nav1.8 double knockout mice have major deficits in behavioural responses to noxious mechanical pressure. However, all classes of mechanically activated currents in DRG neurons are unaffected by deletion of the two sodium channels. In contrast, the ability of Nav1.7/Nav1.8 knockout DRG neurons to generate action potentials is compromised with 50% of the small diameter sensory neurons unable to respond to electrical stimulation in vitro. CONCLUSION: Behavioural deficits in Nav1.7/Nav1.8 knockout mice reflects a failure of action potential propagation in a mechanosensitive set of sensory neurons rather than a loss of primary transduction currents. DEG/ENaC sodium channels are not mechanosensors in mouse sensory neurons.

The circadian clock modulates renal sodium handling.

The circadian clock contributes to the control of BP, but the underlying mechanisms remain unclear. We analyzed circadian rhythms in kidneys of wild-type mice and mice lacking the circadian transcriptional activator clock gene. Mice deficient in clock exhibited dramatic changes in the circadian rhythm of renal sodium excretion. In parallel, these mice lost the normal circadian rhythm of plasma aldosterone levels. Analysis of renal circadian transcriptomes demonstrated changes in multiple mechanisms involved in maintaining sodium balance. Pathway analysis revealed the strongest effect on the enzymatic system involved in the formation of 20-HETE, a powerful regulator of renal sodium excretion, renal vascular tone, and BP. This correlated with a significant decrease in the renal and urinary content of 20-HETE in clock-deficient mice. In summary, this study demonstrates that the circadian clock modulates renal function and identifies the 20-HETE synthesis pathway as one of its principal renal targets. It also suggests that the circadian clock affects BP, at least in part, by exerting dynamic control over renal sodium handling.

Etat des lieux de la prise en charge de l'adolescente enceinte dans les hôpitaux suisses

Introduction :¦Une grossesse chez l'adolescente est définie selon l'Office Fédéral de la Statistique (OFS) comme une grossesse survenant avant l'âge de 20 ans. Dans notre étude, nous avons choisi d'étudier plus particulièrement les grossesses d'adolescentes de moins de 18 ans, l'âge de la majorité civile étant fixé à 18 ans selon le Code pénal suisse. En Suisse, en 2009, ont eu lieu 647 naissances d'enfants de mères de moins de 20 ans (OFS). Plus rares sont les naissances de mères de moins de 18 ans ; entre 2005 et 2009, elles étaient 461 à donner naissance(OFS). Dans la littérature, la controverse est grande au sujet d'un éventuel risque augmenté de complications obstétricales et néonatales lors de grossesses à l'adolescence. Des programmes adaptés à la¦Prise en charge de l'adolescente enceinte ont été mis en place dans de nombreux pays et ont démontré des bénéfices par l'amélioration des perspectives sociales, éducationnelles et médicales de ces jeunes filles.¦But de l'étude :¦Cette recherche se divise en trois parties dont les objectifs sont bien distincts :¦I. Analyse Statistique des données suisses du point de vue médical et psychosocial concernant les grossesses et les accouchements chez les adolescentes.¦II. Identifier La présence en Suisse De spécialistes et/ou de programmes spécifiques pour la prise en charge de l'adolescente enceinte.¦III. Explorer En parallèle le vécu individuel par rapport au suivi de grossesse d'une jeune fille concernée.¦Méthode:¦I. Analyse Statistique des données de l'Association des Cliniques De Gynécologie-ˇ‐Obstétrique Suisse (AGOS).¦II. Envoi De questionnaires via programme LimeSurvey A 85 professionnels en Suisse, Répartis selon quatre corps de métiers: médecins cadre en gynécologie-ˇ‐obstétrique sans formation spécifique relative à l'adolescente, médecin gynécologue-ˇ‐obstétricien ayant une formation spécifique en gynécologie de l'adolescente, sages-°©‐femmes, assistantes sociales (taux de réponses: 63%, n=54).¦III. Entretien Structuré avec une jeune femme ayant accouché avant l'âge de 18 ans.¦Résultats:¦I.Selon Les données de l'Association des Cliniques De Gynécologie-ˇ‐Obstétrique Suisse, Il n'y a pas d'augmentation significative des complications obstétricales et néonatales lors de grossesses chez les adolescentes. Toutefois, Les différences se situent plutôt sur le plan des dépendances aux substances et des issues psychosociales des grossesses.¦II. Une part importante des adolescentes enceintes est prise en charge par des professionnels non spécifiquement formés en médecine de l'adolescence. Malgré cela, nous constatons une volonté générale de porter une attention particulière à ces grossesses avec la mise en place d'une prise en charge individualisée. De plus, le suivi est le plus souvent multidisciplinaire. La Plupart des professionnels non spécifiquement formés prenant en charge ces patientes pensent que les structures non spécialisées actuelles suffisent. En Suisse, Les principaux obstacles au développement de structures spécifiques sont le petit nombre de patientes potentielles et les faibles moyens financiers à disposition pour de tels projets.¦III. Organiser Les rencontres avec les adolescentes s'est avéré difficile, plusieurs adolescentes ne s'étant pas présentées aux rendez‐vous convenus malgré un consentement initial spontané. L'unique Adolescente qui a finalement pu être interviewée a bénéficié d'une prise en charge multidisciplinaire, principalement au CHUV. Questionnée Sur le regard qu'elle portait sur le suivi, elle s'est dite satisfaite tout en souhaitant que plus d'attention soit accordée à ses désirs. Cependant, La nécessité de protéger l'enfant est souvent un facteur limitant l'accès aux demandes des adolescentes.

Dysfunction of epithelial sodium transport: from human to mouse.

The highly amiloride-sensitive epithelial sodium channel (ENaC) is an apical membrane constituent of cells of many salt-absorbing epithelia. In the kidney, the functional relevance of ENaC expression has been well established. ENaC mediates the aldosterone-dependent sodium reabsorption in the distal nephron and is involved in the regulation of blood pressure. Mutations in genes encoding ENaC subunits are causative for two human inherited diseases: Liddle's syndrome, a severe form of hypertension associated with ENaC hyperfunction, and pseudohypoaldosteronism (PHA-1), a salt-wasting syndrome caused by decreased ENaC function. Transgenic mouse technologies provide a useful tool to study the role of ENaC in vivo. Different mouse lines have been established in which each of the ENaC subunits was affected. The phenotypes observed in these mice demonstrated that each subunit is essential for survival and for regulation of sodium transport in kidney and colon. Moreover, the alpha subunit plays a specific role in the control of fluid absorption in the airways at birth. Such mice can now be used to study the role of ENaC in various organs and can serve as models to understand the pathophysiology of these human diseases.

Target Molecular Size and Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis Analysis of the ATP-and Pyrophosphate-Dependent Proton Pumps from Maize Root Tonoplast.

Tonoplast-enriched membranes were prepared from maize (Zea mays L. cv LG 11) primary roots, using sucrose nonlinear gradients. The functional molecular size of the tonoplast ATP-and PPi-dependent proton pumps were analyzed by radiation inactivation. Glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PDH) was added as an internal standard. Frozen samples (-196 degrees C) of the membranes were irradiated with (60)Co for different periods of time. After thawing the samples, the activities of G6PDH, ATPase, and PPase were tested. By applying target theory, the functional sizes of the ATPase and PPase in situ were found to be around 540 and 160 kilodaltons, respectively. The two activities were solubilized and separated by gel filtration chromatography. The different polypeptides copurifying with the two pumps were analyzed by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. Two bands (around 59 and 65 kilodaltons) were associated with the ATPase activity, whereas a double band (around 40 kilodaltons) was recovered with the PPase activity.

Sodium sensing in neurons with a dendrimer-based nanoprobe.

Ion imaging is a powerful methodology to assess fundamental biological processes in live cells. The limited efficiency of some ion-sensing probes and their fast leakage from cells are important restrictions to this approach. In this study, we present a novel strategy based on the use of dendrimer nanoparticles to obtain better intracellular retention of fluorescent probes and perform prolonged fluorescence imaging of intracellular ion dynamics. A new sodium-sensitive nanoprobe was generated by encapsulating a sodium dye in a PAMAM dendrimer nanocontainer. This nanoprobe is very stable and has high sodium sensitivity and selectivity. When loaded in neurons in live brain tissue, it homogenously fills the entire cell volume, including small processes, and stays for long durations, with no detectable alterations of cell functional properties. We demonstrate the suitability of this new sodium nanosensor for monitoring physiological sodium responses such as those occurring during neuronal activity.