High-dose daptomycin plus fosfomycin is safe and effective in treating methicillin-susceptible and methicillin-resistant Staphylococcus aureus endocarditis.

We describe 3 patients with left-sided staphylococcal endocarditis (1 with methicillin-susceptible Staphylococcus aureus [MSSA] prosthetic aortic valve endocarditis and 2 with methicillin-resistant S. aureus [MRSA] native-valve endocarditis) who were successfully treated with high-dose intravenous daptomycin (10 mg/kg/day) plus fosfomycin (2 g every 6 h) for 6 weeks. This combination was tested in vitro against 7 MSSA, 5 MRSA, and 2 intermediately glycopeptide-resistant S. aureus isolates and proved to be synergistic against 11 (79%) strains and bactericidal against 8 (57%) strains. This combination deserves further clinical study.

New insights into the role of microRNAs in pancreatic ß-cell maturation and plasticity

Le diabète est une maladie chronique caractérisée par une élévation du taux de sucre dans le sang aussi appelé « glycémie » reflétant un état pathologique. L'élévation de la glycémie au long cours a des répercussions délétères sur nombreux de nos tissus et organes d'où l'apparition de complications sévères chez les sujets diabétiques pouvant atteindre les yeux, les reins, le système nerveux, le système cardiovasculaire et les membres inférieurs. La carence en une hormone essentielle à notre organisme, l'insuline, est au coeur du développement de la maladie. L'insuline induit la captation du glucose circulant dans le sang en excès suite à une prise alimentaire riche en glucides et favorise son utilisation et éventuellement son stockage dans les tissus tels que le foie, le tissu adipeux et les muscles. Ainsi, l'insuline est vitale pour réguler et maintenir stable notre niveau de glycémie. Les cellules bêta du pancréas sont les seules entités de notre corps capables de produire de l'insuline et une perte de fonctionnalité associée à leur destruction ont été mises en cause dans le processus pathologique du diabète de type 2. Cependant la pleine fonctionnalité et la maturation des cellules bêta n'apparaissent qu'après la naissance lorsque le pancréas en développement a atteint sa masse adulte définitive. Enfin, une fois la masse des cellules bêta définitive établie, leur nombre et volume restent relativement constants au cours de la vie adulte chez un sujet sain. Néanmoins, au cours de périodes critiques les besoins en insuline sont augmentés tel qu'observé chez les femmes enceintes et les personnes obèses qui ont une perte de sensibilité à l'insuline qui se traduit par la nécessité de sécréter plus d'insuline afin de maintenir une glycémie normale. Dans l'hypothèse où la compensation n'a pas lieu ou n'est pas aboutie, le diabète se développe. Le processus de maturation postnatale ainsi que les événements compensatoires sont donc des étapes essentielles et de nombreuses questions sont encore non résolues concernant l'identification des mécanismes les régulant. Parmi les acteurs potentiels figurent de petites molécules d'ARN découvertes récemment appelées microARNs et qui ont été rapidement suggérées très prometteuses dans l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans le cadre du diabète et d'autres pathologies. Les microARNs vont réguler l'expression de notre génome sans en modifier la séquence, phénomène également appelé épigénétique, ce qui résulte en des différences de comportement et de fonction cellulaires. Les microARNs sont donc susceptibles de jouer un rôle clé dans l'ensemble des processus biologiques et notre environnement associé à nos prédispositions génétiques peuvent grandement modifier leur niveau et donc leur action, qui à son tour se répercutera sur notre état physiologique. En effet nous avons identifié des changements de microARNs dans les cellules d'îlots pancréatiques de modèles animaux (rats et souris) associés à un état de résistance à l'insuline (grossesse et obésité). Par le biais d'expériences in vitro sur des cellules bêta extraites de rats et conservées en culture, nous avons pu analyser de plus près l'implication des microARNs dans la capacité des cellules bêta à sécréter de l'insuline mais aussi à se multiplier et à survivre au sein d'un environnement toxique. Ainsi, nous avons identifié des microARNs qui participent positivement à la compensation des cellules bêta, sous la direction d'hormones telles les estrogènes ou d'une hormone libérée par l'intestin au cours de la digestion (l'inerétine GLP1) et qui est largement utilisée comme agent thérapeutique dans la médication contre le diabète. Dans un second temps nous avons utilisé une stratégie similaire afin de déterminer le rôle de microARNs préalablement détectés comme étant changés au cours du développement postnatal des cellules bêta chez le rat. Cette étude a également mené à l'identification de microARNs participant à la maturation et à l'expansion de la masse des cellules bêta sous l'influence de la composition du régime alimentaire et des besoins en insuline adéquats qui en dépendent. Ces études apportent la vision de nouveaux mécanismes moléculaires impliquant les microARNs et démontrant leur importance pour le bon fonctionnement des cellules bêta et leur capacité d'adaptation à l'environnement. -- Les cellules bêta sont une composante des îlots pancréatiques de Langerhans et sont des cellules hautement différenciées qui ont l'unique capacité de sécréter de l'insuline sous l'influence des nutriments suite à une prise alimentaire. L'insuline facilite l'incorporation de glucose dans ses tissus cibles tels le foie, le tissu adipeux et les muscles. Bien que les besoins en insuline soient relativement constants au cours de la vie d'un individu sain, certaines conditions associées à un état de résistance à l'insuline, telles la grossesse ou l'obésité, requièrent une libération d'insuline majorée. En cas de résistance à l'insuline, une dysfonction des cellules bêta plus ou moins associée à leur mort cellulaire, conduisent à une sécrétion d'insuline insuffisante et au développement d'une hyperglycémie chronique, caractéristique du diabète de type 2. Jusqu'à présent, les mécanismes moléculaires sous- jacents à la compensation des cellules bêta ou encore menant à leur dysfonction restent peu connus. Découverts récemment, les petits ARNs non-codant appelés microARNs (miARNs), suscitent un intérêt grandissant de par leur potentiel thérapeutique pour la prise en charge et le traitement du diabète. Les miARNs sont de puissants régulateurs de l'expression génique qui lient directement le 3'UTR de leurs ARN messagers cibles afin d'inhiber leur traduction ou d'induire leur dégradation, ce qui leur permet de contrôler des fonctions biologiques multiples. Ainsi, nous avons pris pour hypothèse que les miARNs pourraient jouer un rôle essentiel en maintenant la fonction des cellules bêta et des processus compensatoires afin de prévenir le développement du diabète. Lors d'une première étude, une analyse transcriptomique a permis l'identification de miARNs différemment exprimés au sein d'îlots pancréatiques de rattes gestantes. Parmi eux, le miR-338-3p a démontré la capacité de promouvoir la prolifération et la survie des cellules bêta exposées à des acides gras saturés et des cytokines pro-inflammatoires, sans altérer leur propriété sécrétrice d'insuline. Nous avons également identifié deux hormones reconnues pour leurs propriétés bénéfiques pour la physiologie de la cellule bêta, l'estradiol et l'incrétine GLP1, qui régulent les niveaux du miR-338-3p. Ce miARN intègre parfaitement les voies de signalisation de ces deux hormones dépendantes de l'AMP cyclique, afin de contrôler l'expression de nombreux gènes conduisant à son action biologique. Dans un projet ultérieur, notre objectif était de déterminer la contribution de miARNs dans l'acquisition de l'identité fonctionnelle des cellules bêta en période postnatale. En effet, directement après la naissance les cellules bêta sont reconnues pour être encore immatures et incapables de sécréter de l'insuline spécifiquement en réponse à l'élévation de la glycémie. Au contraire, la réponse insulinique induite par les acides aminés ainsi que la biosynthèse d'insuline sont déjà fonctionnelles. Nos recherches ont permis de montrer que les changements de miARNs corrélés avec l'apparition du phénotype sécrétoire en réponse au glucose, sont régis par la composition nutritionnelle du régime alimentaire et des besoins en insuline qui en découlent. En parallèle, le taux de prolifération des cellules bêta est considérablement réduit. Les miARNs que nous avons étudiés coordonnent des changements d'expression de gènes clés impliqués dans l'acquisition de propriétés vitales de la cellule bêta et dans la maintenancé de son identité propre. Enfin, ces études ont permis de clairement démontrer l'importance des miARNs dans la régulation de la fonction des cellules bêta pancréatiques. -- Beta-cells are highly differentiated cells localized in the pancreatic islets and are characterized by the unique property of secreting insulin in response to nutrient stimulation after meal intake. Insulin is then in charge of facilitating glucose uptake by insulin target tissues such as liver, adipose tissue and muscles. Despite insulin needs stay more or less constant throughout life of healthy individuals, there are circumstances such as during pregnancy or obesity which are associated to insulin resistance, where insulin needs are increased. In this context, defects in beta-cell function, sometimes associated with beta-cell loss, may result in the release of inappropriate amounts of insulin leading to chronic hyperglycemia, properly defined as type 2 diabetes mellitus. So far, the mechanisms underlying beta- cell compensation as well as beta-cell failure remain to be established. The recently discovered small non-coding RNAs called microRNAs (miRNAs) are emerging as interesting therapeutic targets and are bringing new hope for the treatment of diabetes. miRNAs display a massive potential in regulating gene expression by directly binding to the 3'UTR of messenger RNAs and by inhibiting their translation and/or stability, enabling them to modify a wide range of biological functions. In view of this, we hypothesized that miRNAs may play an essential role in preserving the functional beta-cell mass and permitting to fight against beta-cell exhaustion and decompensation that can lead to diabetes development. In a first study, global profiling in pancreatic islets of pregnant rats, a model of insulin resistance, led to the identification of a set of differentially expressed miRNAs. Among them, miR-338- 3p was found to promote beta-cell proliferation and survival upon exposure of islet cells to pro- apoptotic stimuli such as saturated fatty acids or pro-inflammatory cytokines, without impairment in their capacity to release insulin. We also discovered that miR-338-3p changes are driven by two hormones, the estradiol and the incretin GLP1, both well known for their beneficial impact on beta- cell physiology. Consistently, we found that miR-338-3p integrates the cAMP-dependent signaling pathways regulated by these two hormones in order to control the expression of numerous genes and execute its biological functions. In a second project, we aimed at determining whether miRNAs contribute to the acquisition of beta-cell identity. Indeed, we confirmed that right after birth beta-cells are still immature and are unable to secrete insulin specifically in response to elevated concentrations of glucose. In contrast, amino acid-stimulated insulin release as well as insulin biosynthesis are already fully functional. In parallel, newborn beta-cells are proliferating intensively within the expanding pancreas. Interestingly, we demonstrated that the miRNA changes and the subsequent acquisition of glucose responsiveness is influenced by the diet composition and the resulting insulin needs. At the same time, beta-cell proliferation declines. The miRNAs that we have identified orchestrate expression changes of essential genes involved in the acquisition of specific beta-cell properties and in the maintenance of a mature beta-cell identity. Altogether, these studies clearly demonstrate that miRNAs play important roles in the regulation of beta-cell function.

Human natural Treg microRNA signature: role of microRNA-31 and microRNA-21 in FOXP3 expression.

Treg are the main mediators of dominant tolerance. Their mechanisms of action and applications are subjects of considerable debate currently. However, a human microRNA (miR) Treg signature has not been described yet. We investigated human natural Treg and identified a signature composed of five miR (21, 31, 125a, 181c and 374). Among those, two were considerably under-expressed (miR-31 and miR-125a). We identified a functional target sequence for miR-31 in the 3' untranslated region (3' UTR) of FOXP3 mRNA. Using lentiviral transduction of fresh cord blood T cells, we demonstrated that miR-31 and miR-21 had an effect on FOXP3 expression levels. We showed that miR-31 negatively regulates FOXP3 expression by binding directly to its potential target site in the 3' UTR of FOXP3 mRNA. We next demonstrated that miR-21 acted as a positive, though indirect, regulator of FOXP3 expression. Transduction of the remaining three miR had no direct effect on FOXP3 expression or on the phenotype and will remain the subject of future investigations. In conclusion, not only have we identified and validated a miR signature for human natural Treg, but also unveiled some of the mechanisms by which this signature was related to the control of FOXP3 expression in these cells.

Rôle des microARNs dans le diabète

Découverts en 1993 dans Caenorhabditis elegans, les microARNs sont une nouvelle famille¦de molécules, simples brin d'ARN non-codant d'environ 20 nucléotides. Ce sont des régulateurs,¦capables d'inhiber l'expression de gènes dans les cellules eucaryotes. Ils jouent un rôle dans¦d'importants processus comme la prolifération cellulaire, l'apoptose, l'inflammation, et la¦différenciation tissulaire. C'est pour cela que des variations de la quantité de microARNs dans le¦corps humain peuvent engendrer diverses maladies comme le diabète, le cancer et différentes¦pathologies cardiovasculaires. Dans le futur, une meilleure compréhension des microARNs et de¦leurs mécanismes d'action pourrait aider à découvrir de nouveaux outils pour traiter ou prévenir¦certaines maladies. Les objectifs de ce travail étaient de faire une recherche de¦littérature sur les microARNs et leurs implications dans le diabète dans un premier temps, puis de¦poursuivre avec des manipulations de laboratoire pour mesurer l'activité et la fonction de¦microARNs dans la cellule bêta pancréatique dans le modèle de la gestation. La méthode utilisée¦pour l'étude bibliographique a été une recherche sur la base de données Pubmed. Pour les¦manipulations au laboratoire, deux microARNs ont été étudiés miR-325-5p et miR-874, afin¦d'évaluer l'impact de la surexpression ou le knock down de ces deux microARNs sur les fonctions¦de cellules bêta pancréatiques comme la prolifération et l'apoptose. Ces techniques étaient¦parfaitement au point dans le laboratoire d'accueil. En ce qui me concerne, ce travail m'a permis¦d'approfondir mes connaissances sur un sujet nouveau et de mettre un pied dans le milieu de la¦recherche fondamentale.

Invasion of lesion territory by regenerating fibers after spinal cord injury in adult macaque monkeys.

In adult macaque monkeys subjected to an incomplete spinal cord injury (SCI), corticospinal (CS) fibers are rarely observed to grow in the lesion territory. This situation is little affected by the application of an anti-Nogo-A antibody which otherwise fosters the growth of CS fibers rostrally and caudally to the lesion. However, when using the Sternberger monoclonal-incorporated antibody 32 (SMI-32), a marker detecting a non-phosphorylated neurofilament epitope, numerous SMI-32-positive (+) fibers were observed in the spinal lesion territory of 18 adult macaque monkeys; eight of these animals had received a control antibody infusion intrathecally for 1month after the injury, five animals an anti-Nogo-A antibody, and five animals received an anti-Nogo-A antibody together with brain-derived neurotrophic factor (BDNF). These fibers occupied the whole dorso-ventral axis of the lesion site with a tendency to accumulate on the ventral side, and their trajectories were erratic. Most of these fibers (about 87%) were larger than 1.3μm and densely SMI-32 (+) stained. In the undamaged spinal tissue, motoneurons form the only large population of SMI-32 (+) neurons which are densely stained and have large diameter axons. These data therefore suggest that a sizeable proportion of the fibers seen in the lesion territory originate from motoneurons, although fibers of other origins could also contribute. Neither the presence of the antibody neutralizing Nogo-A alone, nor the presence of the antibody neutralizing Nogo-A combined with BDNF influenced the number or the length of the SMI-32 (+) fibers in the spinal lesion area. In summary, our data show that after a spinal cord lesion in adult monkeys, the lesion site is colonized by fibers, a large portion of which presumably originate from motoneurons.

Regulation of 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 by microRNA.

The enzyme 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 (11β-HSD2) is selectively expressed in aldosterone target tissues, conferring aldosterone selectivity for the mineralocorticoid receptor. A diminished activity causes salt-sensitive hypertension. The mechanism of the variable and distinct 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 gene (HSD11B2) expression in the cortical collecting duct is poorly understood. Here, we analyzed for the first time whether the 11β-HSD2 expression is modulated by microRNAs (miRNAs). In silico analysis revealed 53 and 27 miRNAs with potential binding sites on human or rat HSD11B2 3'-untranslated region. A reporter assay demonstrated 3'-untranslated region-dependent regulation of human and rodent HSD11B2. miRNAs were profiled from cortical collecting ducts and proximal convoluted tubules. Bioinformatic analyses showed a distinct clustering for cortical collecting ducts and proximal convoluted tubules with 53 of 375 miRNAs, where 13 were predicted to bind to the rat HSD11B2 3'-untranslated region. To gain insight into potentially relevant miRNAs in vivo, we investigated 2 models with differential 11β-HSD2 activity linked with salt-sensitive hypertension. (1) Comparing Sprague-Dawley with low and Wistar rats with high 11β-HSD2 activity revealed rno-miR-20a-5p, rno-miR-19b-3p, and rno-miR-190a-5p to be differentially expressed. (2) Uninephrectomy lowered 11β-HSD2 activity in the residual kidney with differentially expressed rno-miR-19b-3p, rno-miR-29b-3p, and rno-miR-26-5p. In conclusion, miRNA-dependent mechanisms seem to modulate 11β-HSD2 dosage in health and disease states.

Origin-related, environmental, sex, and age determinants of immunocompetence, susceptibility to ectoparasites, and disease symptoms in the barn owl

Knowledge of the role of origin-related, environmental, sex, and age factors on host defence mechanisms is important to understand variation in parasite intensity. Because alternative components of parasite defence may be differently sensitive to various factors, they may not necessarily covary. Many components should therefore be considered to tackle the evolution of host-parasite interactions. In a population of barn owls (Tyto alba), we investigated the role of origin-related, environmental (i.e. year, season, nest of rearing, and body condition), sex, and age factors on 12 traits linked to immune responses [humoral immune responses towards sheep red blood cells (SRBC), human serum albumin (HSA) and toxoid toxin TT, T-cell mediated immune response towards the mitogen phytohemagglutinin (PHA)], susceptibility to ectoparasites (number and fecundity of Carnus haemapterus, number of Ixodes ricinus), and disease symptoms (size of the bursa of Fabricius and spleen, proportion of proteins that are immunoglobulins, haematocrit and blood concentration in leucocytes). Cross-fostering experiments allowed us to detect a heritable component of variation in only four out of nine immune and parasitic parameters (i.e. SRBC- and HSA-responses, haematocrit, and number of C. haemapterus). However, because nestlings were not always cross-fostered just after hatching, the finding that 44% of the immune and parasitic parameters were heritable is probably an overestimation. These experiments also showed that five out of these nine parameters were sensitive to the nest environment (i.e. SRBC- and PHA-responses, number of C. haemapterus, haematocrit and blood concentration in leucocytes). Female nestlings were more infested by the blood-sucking fly C. haemapterus than their male nestmates, and their blood was less concentrated in leucocytes. The effect of year, season, age (i.e. reflecting the degree of maturation of the immune system), brood size, position in the within-brood age hierarchy, and body mass strongly differed between the 12 parameters. Different components of host defence mechanisms are therefore not equally heritable and sensitive to environmental, sex, and age factors, potentially explaining why most of these components did not covary.

Multicenter Study on the Clinical Effectiveness, Pharmacokinetics, and Pharmacogenetics of Mirtazapine in Depression.

ABSTRACT: Pharmacogenetic tests and therapeutic drug monitoring may considerably improve the pharmacotherapy of depression. The aim of this study was to evaluate the relationship between the efficacy of mirtazapine (MIR) and the steady-state plasma concentrations of its enantiomers and metabolites in moderately to severely depressed patients, taking their pharmacogenetic status into account. Inpatients and outpatients (n = 45; mean age, 51 years; range, 19-79 years) with major depressive episode received MIR for 8 weeks (30 mg/d on days 1-14 and 30-45 mg/d on days 15-56). Mirtazapine treatment resulted in a significant improvement in mean Hamilton Depression Rating Scale total score at the end of the study (P < 0.0001). There was no evidence for a significant plasma concentration-clinical effectiveness relationship regarding any pharmacokinetic parameter. The enantiomers of MIR and its hydroxylated (OH-MIR) and demethylated (DMIR) metabolites in plasma samples on days 14 and 56 were influenced by sex and age. Nonsmokers (n = 28) had higher mean MIR plasma levels than smokers (n = 17): S(+)-enantiomer of MIR, 9.4 (SD, 3.9) versus 6.2 (SD, 5.5) ng/mL (P = 0.005); R(-)-enantiomer of MIR, 24.4 (SD, 6.5) versus 18.5 (SD, 4.1) ng/mL (P = 0.003). Only in nonsmokers, plasma levels of S(+)-enantiomer of MIR and metabolites depended on the CYP2D6 genotype. Therefore, high CYP1A2 activity seen in smokers seems to mask the influence of the CYP2D6 genotype. In patients presenting the CYP2B6 *6/*6 genotype (n = 8), S-OH-MIR concentrations were higher those in the other patients (n = 37). Although it is not known if S-OH-MIR is associated with the therapeutic effect of MIR, the reduction of the Hamilton scores was significantly (P = 0.016) more pronounced in the CYP2B6 *6/*6-genotyped patients at the end of the study. The role of CYP2B6 in the metabolism and effectiveness of MIR should be further investigated.

Relation entre glucose cérébral et systémique chez le sujet neurolésé: une étude par microdialyse cérébrale

Introduction: Le glucose est le principal substrat énergétique cérébral. Sa concentration dans le cerveau est étroitement liée à la glycémie. Chez le patient neurolésé, du fait de l'augmentation des besoins énergétiques, les réserves cérébrales de glucose sont limitées. Une glycémie suffisamment élevée paraît nécessaire pour assurer un apport adéquat de glucose au cerveau. Objectifs : Le but de cette étude est de mieux comprendre la relation entre glucose cérébral et glycémie lors de lésion cérébrale en analysant la physiologie cérébrale chez des patients neurolésés. Plus précisément nous investiguerons: La relation entre le glucose cérébral et le glucose systémique et son association avec le pronostic vital, l'association entre la neuroglucopénie et différents paramètres cérébraux tel que l'hypertension intracrânienne (HTIC) ou la dysfonction énergétique et finalement l'effet d'une perfusion de glucose 10% sur le glucose cérébral lors d'état de neuroglucopénie. Méthodologie : Analyse d'une base de données prospective comportant des patients souffrant d'un traumatisme crânio-cérébral (TCC) ou une hémorragie sous- arachnoïdienne (HSA) sévères. Les patients comateux sont monitorés par un dispositif intra-parenchymateux avancé, comprenant un cathéter de microdialyse cérébrale et un capteur de PbO2. Résultats : 34 patients consécutifs (moyenne d'âge 42 ans, moyenne de temps jusqu'au début du monitoring : 1.5 jours ± 1 ; moyenne de la durée maximale du monitoring : 6 jours ± 3) ont été étudiés, 25 patients souffrant d'un TCC et 9 patients avec une HSA. Nous avons obtenu une corrélation individuelle entre le glucose cérébral et la glycémie chez 52.9 % des patients. Lorsque la glycémie est inférieure à 5 mmol/l, on observe plus fréquemment des épisodes de neuroglucopénie en comparaison aux valeurs intermédiaires de glycémie (5 - 9.9 mmol/l). Les épisodes d'HTIC (pression intracrânienne (PIC) > 20 mmHg) sont plus fréquemment associés à des épisodes de neuroglucopénie que lorsque la pression intracrânienne est normale 75 % vs. 35%. La dysfonction énergétique est plus souvent associés à des épisodes de neuroglucopénie que lorsque le LPR est normal: 55% contre 36%. Un coefficient de corrélation entre glucose cérébral et glycémie significativement plus élevé a été obtenu chez les survivants que chez les non-survivants (0.1 [interquartile range 0.02- 0.3] contre 0.32 [0.17-0.61]). Chez les patients neuroglucopéniques ayant une corrélation entre glucose cérébral et glycémie, la perfusion de glucose i.v. fait monter le glucose cérébral jusqu'à l'arrêt de la perfusion. Conclusion : Malgré une étroite relation entre glycémie et glucose cérébral en conditions stables, cette relation peut être altérée par des causes cérébrales chez les patients neurolésés montrant que la diminution de la disponibilité du glucose extracellulaire ne résulte pas uniquement d'une hypoglycémie relative mais également de causes cérébrales tel que l'hypoperfusion, l'HTIC ou la dysfonction énergétique.

The role of microRNAs in the development of type 2 diabets

Pancreatic ß cells are highly specialized endocrine cells located within the islets of Langerhans in the pancreas. Their main role is to produce and secrete insulin, the hormone essential for the regulation of glucose homeostasis and body's metabolism. Diabetes mellitus develops when the amount of insulin released by ß cells is not sufficient to cover the metabolic demand. In type 1 diabetes (5-10% of diagnoses) insulin deficiency is caused by the autoimmune destruction of pancreatic ß cells. Type 2 diabetes (90% of diagnoses) results from a genetic predisposition and from the presence of adverse environmental conditions. The combination of these factors reduces insulin sensitivity of peripheral target tissues, causes impairment in ß-cell function and can lead to partial loss of ß cells. The development of novel therapeutic strategies for the treatment of diabetes necessitates the comprehension of the cellular processes involved in dysfunction and loss of ß cells. My thesis was focused on the involvement in the physiopathological processes leading to the development of diabetes of a class of small regulatory RNA molecules, called microRNAs (miRNAs) that post- transcriptionally regulate gene expression. Global miRNA profiling in pancreatic islets of two animal models of diabetes, the db/db mice and mice that were fed a high fat diet (HFD), characterized by obesity and insulin resistance, led us to identify two groups of miRNAs displaying expression changes under pre-diabetic and diabetic conditions. Among the miRNAs already upregulated in pre-diabetic db/db mice and HFD mice, miR- 132 was found to have beneficial effects on pancreatic ß cell function and survival. Indeed, mimicking the upregulation of miR-132 in primary pancreatic islet cells and ß-cell lines improved glucose- induced insulin secretion and favored survival of the cells upon exposure to pro-apoptotic stimuli such as palmitate and cytokines. MiR-132 was found to exert its action by enhancing the expression of MafA, a transcription factor essential for ß-cell function, survival and identity. On the other hand, up-regulation of miR-199a-5p and miR-199a-3p was detectable only in the islets of diabetic db/db mice and resulted in impaired insulin secretion and sensitization of the cells to apoptosis. MiR-199a- 5p was found to decrease insulin secretion by inducing the expression of granuphilin, a potent inhibitor of ß cell exocytosis. In contrast, miR-199a-3p was demonstrated to directly target and reduce the expression of two key ß-cell genes, mTOR and cMET, resulting in impaired ß-cell adaptation to metabolic demands and loss by apoptosis. Our findings suggest that miRNAs are important players in the onset of type 2 diabetes. MiRNA expression is adjusted in pancreatic ß cells exposed to a diabetogenic environment. These changes initially concern miRNAs responsible for adaptive processes aimed at compensating the onset of insulin resistance, but later such changes can be overlapped by modifications in the level of several additional miRNAs that favor ß-cell failure and the onset of type 2 diabetes.

A multiplicity of factors contributes to selective RNA polymerase III occupancy of a subset of RNA polymerase III genes in mouse liver.

The genomic loci occupied by RNA polymerase (RNAP) III have been characterized in human culture cells by genome-wide chromatin immunoprecipitations, followed by deep sequencing (ChIP-seq). These studies have shown that only ∼40% of the annotated 622 human tRNA genes and pseudogenes are occupied by RNAP-III, and that these genes are often in open chromatin regions rich in active RNAP-II transcription units. We have used ChIP-seq to characterize RNAP-III-occupied loci in a differentiated tissue, the mouse liver. Our studies define the mouse liver RNAP-III-occupied loci including a conserved mammalian interspersed repeat (MIR) as a potential regulator of an RNAP-III subunit-encoding gene. They reveal that synteny relationships can be established between a number of human and mouse RNAP-III genes, and that the expression levels of these genes are significantly linked. They establish that variations within the A and B promoter boxes, as well as the strength of the terminator sequence, can strongly affect RNAP-III occupancy of tRNA genes. They reveal correlations with various genomic features that explain the observed variation of 81% of tRNA scores. In mouse liver, loci represented in the NCBI37/mm9 genome assembly that are clearly occupied by RNAP-III comprise 50 Rn5s (5S RNA) genes, 14 known non-tRNA RNAP-III genes, nine Rn4.5s (4.5S RNA) genes, and 29 SINEs. Moreover, out of the 433 annotated tRNA genes, half are occupied by RNAP-III. Transfer RNA gene expression levels reflect both an underlying genomic organization conserved in dividing human culture cells and resting mouse liver cells, and the particular promoter and terminator strengths of individual genes.

Ontogeny of Sleeping in Color - Linking melanism to sleep architecture and rhythmicity variation in wild barn owl nestlings

The function of sleep remains unknown. To gain insight into the function of sleep in natural conditions, I assessed variation in sleep architecture and its link with fitness-related phenotypic traits. I considered melanin-based coloration because its underlying genetic basis is very well known giving an opportunity to examine whether some genes pleiotropically regulate both coloration and sleep. The melanocortin system is known to generate covariation between melanin-based coloration and other phenotypes like behaviour, physiology and life history traits. I investigated whether this system of genes could participate in the co-expression of coloration and sleep. I carried out a study with nestling barn owls (Tyto alba) in order to tackle the potential link between variation in color traits and the ontogeny of sleep under natural conditions. For this I established a suitable method for recording the brain activity (electroencephalogram) of owls in nature. Birds are especially interesting, because they convergently evolved sleep states similar to those exhibited by mammals. As in mammals, I found that in owlets time spent in rapid eye movement (REM) sleep declines with age, a relationship thought to eflect developmental changes in the brain. Thus this developmental trajectory appears to reflect a fundamental feature of sleep. Additionally, I discovered an association between a gene involved in melanism expressed in the feather follicles (proprotein convertase subtilisin/kexin type 2, PCSK2) and the age-related changes in sleep in the brain. Nestlings with higher expression levels of PCSK2 showed a more precocial pattern of sleep development and a higher degree of melanin-based coloration compared to nestlings with lower PCSK2 expression. Also sleep architecture and the development of rhythmicity in brain and physical activity was related to plumage traits of the nestlings and their biological parents. This pattern during ontogeny might reflect differences in life l history strategies, antipredator behaviour and developmental pace. Therefore, differently colored individuals may differentially deal with trade-offs between the costs and benefits of sleep which in turn lead to differences in brain organization and ultimately fitness. These results should stimulate evolutionary biologists to consider sleep as a major life history trait. Résumé La fonction du sommeil reste inconnue. Afin d'acquérir une meilleur compréhension de la fonction du sommeil dans les conditions naturelles, j'ai analysé la variation dans l'architecture du sommeil et son lien avec d'autres traits phénotypiques liés au succès reproducteur (fitness). J'ai choisi et examiné la coloration mélanique, car ses bases génétiques sont bien connues et il est ainsi possible d'étudier si certains gènes, de façon pléiotropique régulent à la fois la coloration et le sommeil. J'ai exploré si ce système génétique était impliqué dans la co-expression de la coloration et du sommeil. J'ai effectué mon étude sur des poussins de chouette effraie (Tyto alba) en condition naturelle, pour rechercher ce lien potentiel entre la variation de la coloration et l'ontogenèse du sommeil. Dans ce but, j'ai établi une méthodologie permettant d'enregistrer l'activité cérébrale (électroencéphalogramme) des chouettes dans la nature. Les oiseaux sont particulièrement intéressants car ils ont développé, par évolution convergente, des phases de sommeil similaires à celles des mammifères. De manière semblable à ce qui a été montré chez les mammifères, j'ai découvert que le temps passé dans le sommeil paradoxal diminue avec l'âge des poussins. On pense que ceci est dû aux changements développementaux au niveau du cerveau. Cette trajectoire développementale semble refléter une caractéristique fondamentale du sommeil. J'ai également découvert une association entre l'un des gènes impliqué dans le mélanisme, exprimé dans les follicules plumeux (proprotein convertase subtilisin/kexin type 2, PCSK2), et les changements dans la structure du sommeil avec l'âge. Les poussins ayant un niveau d'expression génétique élevé de la PCSK2 présentent une structure du sommeil plus précoce et un taux de coloration dû à la mélanine plus élevé que des poussins avec un niveau d'expression moindre de la PCSK2. L'architecture du sommeil et le développement de la rythmicité dans le cerveau ainsi que l'activité physique sont également liés à la coloration des plumes des poussins et pourraient ainsi refléter des différences de stratégies d'histoire de vie, de comportements anti-prédateur et de vitesses développementales. Ainsi, des individus de coloration différente sembleraient traiter différemment les coûts et les bénéfices du sommeil, ce qui aurait des conséquences sur l'organisation cérébrale et pour finir, sur le succès reproducteur. Ces résultats devraient encourager les biologistes évolutionnistes à considérer le sommeil comme un important trait d'histoire de vie. Zusammenfassung Die Funktion von Schlaf ist noch unbekannt. Um mehr Einsicht in diese unter natürlichen Bedingungen zu bekommen, habe ich die Variation in der Schlafarchitektur und die Verknüpfung mit phänotypischen Merkmalen, die mit der Fitness zusammenhängen, studiert. Ich habe mir melanin-basierte Färbung angesehen, da die zugrunde liegende genetische Basis bekannt ist und somit die Möglichkeit gegeben ist, zu untersuchen, ob einige Gene beides regulieren, Färbung und Schlaf. Das melanocortin System generiert eine Kovariation zwischen melanin-basierter Färbung und anderen phänotypischer Merkmale wie Verhalten, Physiologie und Überlebensstrategien. Ich habe untersucht, ob dieses Gensystem an einer gleichzeitigen Steuerung von Färbung und Schlaf beteiligt ist. Dazu habe ich Schleiereulen (Tyto alba) studiert um einen möglichen Zusammenhang zwischen der Variation in der Pigmentierung und der Entwicklung des Schlafs unter natürlichen Bedingungen zu entdecken. Für diese Studie entwickelte ich eine Methode um die Gehirnaktivität (Elektroenzephalogramm) bei Eulen in der Natur aufzunehmen. Vögel sind besonders interessant, da sie die gleichen Schlafstadien aufweisen wie Säugetiere und diese unabhängig konvergent entwickelt haben. Genauso wie bei Säugetieren nahm die Dauer des sogenannten ,,rapid eye movement" (REM) - Schlafes mit zunehmendem Alter ab. Es wird angenommen, dass dieser Zusammenhang die Entwicklung des Gehirns widerspiegelt. Daher scheint dieses Entwicklungsmuster ein fundamentaler Aspekt von Schlaf zu sein. Zusätzlich entdeckte ich einen Zusammenhang zwischen der Aktivität eines Gens in den Federfollikeln (proprotein convertase subtilisin/kexin type 2, PCSK2), das für die Ausprägung schwarzer Punkte auf den Federn der Eulen verantwortlich ist, und den altersabhängigen Änderungen im Schlafmuster im Gehirn. Küken mit höherer Aktivität von PCSK2 zeigten eine frühreifere Schlafentwicklung und eine dunklere Färbung als Küken mit niedriger PCSK2 Aktivität. Die Architekture des Schlafes und die Entwicklung der Rhythmik im Gehirn und die der physischen Aktivität ist mit der Färbung des Gefieders von den Küken und ihren Eltern verknüpft. Dieses Muster während der Entwicklung kann Unterschiede in Überlebensstrategien, Feindabwehrverhalten und in der Entwicklungsgeschwindigkeit reflektieren. Unterschiedlich gefärbte Individuen könnten unterschiedliche Strategien haben um zwischen den Kosten und Nutzen von Schlaf zu entscheiden, was zu Unterschieden in der Gehirnstruktur führen kann und letztendlich zur Fitness. Diese Ergebnisse sollten Evolutionsbiologen stimulieren Schlaf als einen wichtigen Bestandteil des Lebens zu behandeln.

Integrative molecular bioinformatics study of human adrenocortical tumors : microRNA, tissue-specific target prediction, and pathway analysis.

MicroRNAs (miRs) are involved in the pathogenesis of several neoplasms; however, there are no data on their expression patterns and possible roles in adrenocortical tumors. Our objective was to study adrenocortical tumors by an integrative bioinformatics analysis involving miR and transcriptomics profiling, pathway analysis, and a novel, tissue-specific miR target prediction approach. Thirty-six tissue samples including normal adrenocortical tissues, benign adenomas, and adrenocortical carcinomas (ACC) were studied by simultaneous miR and mRNA profiling. A novel data-processing software was used to identify all predicted miR-mRNA interactions retrieved from PicTar, TargetScan, and miRBase. Tissue-specific target prediction was achieved by filtering out mRNAs with undetectable expression and searching for mRNA targets with inverse expression alterations as their regulatory miRs. Target sets and significant microarray data were subjected to Ingenuity Pathway Analysis. Six miRs with significantly different expression were found. miR-184 and miR-503 showed significantly higher, whereas miR-511 and miR-214 showed significantly lower expression in ACCs than in other groups. Expression of miR-210 was significantly lower in cortisol-secreting adenomas than in ACCs. By calculating the difference between dCT(miR-511) and dCT(miR-503) (delta cycle threshold), ACCs could be distinguished from benign adenomas with high sensitivity and specificity. Pathway analysis revealed the possible involvement of G2/M checkpoint damage in ACC pathogenesis. To our knowledge, this is the first report describing miR expression patterns and pathway analysis in sporadic adrenocortical tumors. miR biomarkers may be helpful for the diagnosis of adrenocortical malignancy. This tissue-specific target prediction approach may be used in other tumors too.

Involvement of microRNAs in the cytotoxic effects exerted by proinflammatory cytokines on pancreatic beta-cells.

OBJECTIVE: Pancreatic beta-cells exposed to proinflammatory cytokines display alterations in gene expression resulting in defective insulin secretion and apoptosis. MicroRNAs are small noncoding RNAs emerging as key regulators of gene expression. Here, we evaluated the contribution of microRNAs to cytokine-mediated beta-cell cytotoxicity. RESEARCH DESIGN AND METHODS: We used global microarray profiling and real-time PCR analysis to detect changes in microRNA expression in beta-cells exposed to cytokines and in islets of pre-diabetic NOD mice. We assessed the involvement of the microRNAs affected in cytokine-mediated beta-cell failure by modifying their expression in insulin-secreting MIN6 cells. RESULTS: We found that IL-1beta and TNF-alpha induce the expression of miR-21, miR-34a, and miR-146a both in MIN6 cells and human pancreatic islets. We further show an increase of these microRNAs in islets of NOD mice during development of pre-diabetic insulitis. Blocking miR-21, miR-34a, or miR-146a function using antisense molecules did not restore insulin-promoter activity but prevented the reduction in glucose-induced insulin secretion observed upon IL-1beta exposure. Moreover, anti-miR-34a and anti-miR-146a treatment protected MIN6 cells from cytokine-triggered cell death. CONCLUSIONS: Our data identify miR-21, miR-34a, and miR-146a as novel players in beta-cell failure elicited in vitro and in vivo by proinflammatory cytokines, notably during the development of peri-insulitis that precedes overt diabetes in NOD mice.

Peroxisome proliferator activated receptor BETA/DELTA as a central player in the skin response to ultra-violets radiation

Previous studies in the lab of Dr. Liliane Michalik, have shown thai the nuclear hormone receptor Peroxisome Proliferator Activated Receptor beta/delta (PPARß/ö) is an important regulator of skin homeostasis, being involved in the regulation of keratinocyte differentiation, inflammation, apoptosis, arid mouse skin wound healing. Studies of PPARß/ö knock out mice have suggested a possible role for this receptor in cancer. However, contradictory observations of the role for PPARß/ö on tumor growth have been published, depending on cellular contexts and biological models. Given the controversial role of PPARß/ö in skin carcinoma development, the main aim of this PhD work has been to further explore the implication of PPARß/ö in skin response to UV and skin tumor growth. This PhD dissertation is divided in four chapters. The first chapter describes the core part of the project, where I explored the changes in miRNA expression in the skin upon chronic UV irradiation of PPARß/ö wild type and knock-out mice. This analysis shed light on a miRNA- PPARß/ö signature and also predicted thai miR-21-3p (previously named miR-21*) is a key regulator of the PPARß/ö-dependent UV response in the pre-lesiona! skin. Using mice acutely UV-irradiated, ! further demonstrated that miR-21-3p is indirectly regulated by PPARß/ö through activation of Transforming Growth Factor (TGFß)-1 under UV exposure. I also show that miR-21-3p is deregulated in human cutaneous squamous celi carcinoma. In cultured keratinocytes, application of a miR-21 -3p mimic oligonucleotide sequence leads to the regulation of lipid metabolism-related pathway. In the second chapter, I demonstrate that the usage of an mRNA/miRNA combined bioinformatics analysis leads to the discovery of important pathways involved in the PPARß/ö-miRNA response of the skin to chronic UV irradiation, indeed, I validated angiogenesis and lipid metabolism as important functions regulated by PPARß/ö in this context. In the third chapter, we demonstrate that PPARß/5 knockout mice have decreased cutaneous squamous cell carcinomas incidence compared to wild type mice and that PPARß/5 directly activates the cSrc kinase gene. In the last chapter, we review novel insights into PPAR functions in keratinocytes and liver, with emphasis on PPARß/ö but also on PPARa. In summary, this PhD study shows that i) PPARß/5 is able to regulate biological function through regulation of miRNAs, and specifically through miR-21-3p, the passenger miRNA of the oncomiR miR-21, and that ii) the PPARß/5-dependent skin response to UV involves the regulation of angiogenesis and lipid metabolism. Furthermore, the bioinformatics study highlights the relevance of performing integrated mRNA and miRNA genome-wide studies in order to better screen mRNAs and/or miRNAs of interest in the biological context of diseases. - Des études préalables dans le laboratoire du Dr. Liliane Michalik ont démontré que le récepteur nucléaire PPARß/5 est un régulateur important de l'homéostasie de la peau, étant impliqué dans la régulation de la différenciation des keratinocytes, dans l'inflammation, dans l'apoptose et dans la cicatrisation de la peau chez !a souris. L'étude de souris knock-out pour le gène PPARß/5, ont suggérées un rôle possible de ce récepteur dans le cancer. Cependant, des observations opposées ont été publiées suggérant un rôle pro- ou anti- cancer selon le tissue impliqué et le type- cellulaire. En considérant cette controverse autour du rôle de PPARß/5 dans le développement des cancers de la peau, le but principal de mon projet de recherche aura été d'approfondir l'exploration du rôle de PPARß/5 dans la réponse de la peau aux UVs et dans le développement du cancer. Cette dissertation de thèse est divisée en quatre parties. Une première partie, représentant le coeur de mon travail de recherche, décrit la découverte de l'implication des microRNAs (rniRNAs) dans la réponse aux UVs de PPARß/ö et plus spécifiquement l'implication du miRNA miR- 21 -3p (précédemment nommé miR-21*). En étudiant un modèle de souris irradiées de manière aigüe aux UVs, nous montrons que ia régulation de miR-21-3p est PPARß/ö-däpenaante et que cette régulation à lieu par l'intermédiaire du facteur de transcription TGFß-1. Dans des cultures de keratinocytes Humains, la transfecticn d'une séquence oligonucléotidique similaire à celle de miR-21-3p (mimic), montre l'implication de rniR-21-3p dans des fonctions importantes pour le développement des cancers telles que le métabolisme des lipides. Dans un second chapitre, nous montrons que l'usage d'une méthode bioinformatique combinant l'expression des ARN messagers et des miRNAs permet de mettre en évidence des fonctions biologiques importantes lors de ia réponse de PPARß/ö à l'irradiation chronique. L'angiogenèse, le stress oxydatif et le métabolisme des lipides font partie de ces fonctions régulées par PPARß/5 dans la peau irradiée aux UVs. Nous mettons également en évidence la régulation du gène LpcatS par PPARß/5 dans la peau irradiée aux UV ainsi que dans des keratinocytes humains suggérant un rôle pour PPARß/5 dans le remodelage des lipides membranaires. Dans une troisième partie, nous établissons un lien entre la régulation de l'oncogène Src et l'activation de PPARß/5 dans les carcinomes spinocellulaires de la peau. Finalement dans un quatrième chapitre, nous faisons une revue des dernières recherches portées sur le rôle de PPARß/5 et de PPARa dans le foie et ia peau. En résumé ce projet de thèse représente un avancement pour la recherche sur rimplication de PPARß/5 dans la réponse aux UVs de la peau. Pour la première fois, un lien est établi entre ce facteur de transcription et la régulation de microRNAs dans le cadre du carcinome spinocellulare. Jusqu'alors resté dans l'ombre de rniR-21-5p, miR-21-3p est en fait fortement augmenté à la fois dans un modèle de souris d'irradiation aux UVs ainsi que dans ie carcinome spinocellulare chez i'humain. De nouvelles fonctions biologiques pour PPARß/5 ont été également mises en évidence dans ce travail, comme la régulation de l'angiogenèse ou du métabolisme des lipides dans Sa peau. De plus cette dissertation valorise l'intérêt d'une association entre le travail de laboratoire et celui de la bioinformatique.