The role of endogenous and exogenous RasGAP-derived fragment N in protecting cardiomyocytes from peroxynitrite-induced apoptosis.

Peroxynitrite (PN) is a potent nitrating and oxidizing agent generated during various pathological situations affecting the heart. The negative effects of PN result, at least in part, from its ability to activate caspases and apoptosis. RasGAP is a ubiquitously expressed protein that is cleaved sequentially by caspase-3. At low caspase-3 activity, RasGAP is cleaved into an N-terminal fragment, called fragment N, that protects cells by activating the Ras/PI3K/Akt pathway. At high caspase-3 activity, fragment N is further cleaved and this abrogates its capacity to stimulate the antiapoptotic Akt kinase. Fragment N formation is crucial for the survival of cells exposed to a variety of stresses. Here we investigate the pattern of RasGAP cleavage upon PN stimulation and the capacity of fragment N to protect cardiomyocytes. PN did not lead to sequential cleavage of RasGAP. Indeed, PN did not allow accumulation of fragment N because it induced its rapid cleavage into smaller fragments. No situations were found in cells treated with PN in which the presence of fragment N was associated with survival. However, expression of a caspase-resistant form of fragment N in cardiomyocytes protected them from PN-induced apoptosis. Our results indicate that the antiapoptotic pathway activated by fragment N is effective at inhibiting PN-induced apoptosis (as seen when cardiomyocytes express a capase-3-resistant form of fragment N) but because fragment N is too transiently generated in response to PN, no survival response is effectively produced. This may explain the marked deleterious consequences of PN generation in various organs, including the heart.

Evidence for a new post-translational modification in Staphylococcus aureus: Hydroxymethylation of asparagine and glutamine.

Staphylococcus aureus is an opportunistic pathogen whose infectious capacity depends on surface proteins, which enable bacteria to colonize and invade host tissues and cells. We analyzed "trypsin-shaved" surface proteins of S. aureus cultures by high resolution LC-MS/MS at different growth stages and culture conditions. Some modified peptides were identified, with a mass shift corresponding to the addition of a CH(2)O group (+30.0106u). We present evidence that this shift corresponds to a hyxdroxymethylation of asparagine and glutamine residues. This known but poorly documented post-translational modification was only found in a few proteins of S. aureus grown under specific conditions. This specificity seemed to exclude the hypothesis of an artifact due to sample preparation. Altogether hydroxymethylation was observed in 35 peptides from 15 proteins in our dataset, which corresponded to 41 modified sites, 35 of them being univocally localized. While no function can currently be assigned to this post-translational modification, we hypothesize that it could be linked to modulation of virulence factors, since it was mostly found on some surface proteins of S. aureus.

Impact of donor and recipient IL28B rs12979860 genotypes on hepatitis C virus liver graft reinfection.

BACKGROUND & AIMS: Recent studies have described a major impact of genetic variations near the IL28B gene on the natural course and outcome of antiviral therapy in chronic hepatitis C. We therefore, aimed to explore the impact of donor and recipient genotypes of these polymorphisms on hepatitis C virus (HCV) liver graft reinfection. METHODS: Donor and recipient genotypes of IL28B rs12979860C>T single nucleotide polymorphism were determined in 91 patients with HCV liver graft reinfection, 47 of whom were treated with pegylated interferon-α (PEG-IFN-α) and ribavirin. IL28B genetic polymorphisms were correlated with the natural course and treatment outcome of recurrent hepatitis C. RESULTS: Patients requiring liver transplantation due to end-stage chronic hepatitis C appeared to be selected toward the adverse genotypes rs12979860 CT/TT compared to non-transplanted HCV-infected patients (p=0.046). Patients with the donor genotype rs12979860 CC had higher peak ALT and HCV RNA serum concentrations than those with CT/TT (p=0.04 and 0.06, respectively). No association was observed between ALT/HCV RNA serum concentrations and recipient genotypes (p>0.3). More important, donor IL28B rs12979860 CC vs. CT/TT genotypes were associated with rapid, complete early, and sustained virologic response (RVR, cEVR, SVR) to treatment with PEG-IFN-α and ribavirin (p=0.003, 0.0012, 0.008, respectively), but weaker associations of recipient genotypes with RVR, cEVR, and SVR were observed as well (p=0.0046, 0.115, 0.118, respectively). CONCLUSIONS: We provide evidence for a dominant, but not exclusive impact of the donor rather than the recipient IL28B genetic background on the natural course and treatment outcome of HCV liver graft reinfection.

Sex difference in hepatic peroxisome proliferator-activated receptor alpha expression: influence of pituitary and gonadal hormones.

Peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) alpha is a nuclear receptor that is mainly expressed in tissues with a high degree of fatty acid oxidation such as liver, heart, and skeletal muscle. Unsaturated fatty acids, their derivatives, and fibrates activate PPARalpha. Male rats are more responsive to fibrates than female rats. We therefore wanted to investigate if there is a sex difference in PPARalpha expression. Male rats had higher levels of hepatic PPARalpha mRNA and protein than female rats. Fasting increased hepatic PPARalpha mRNA levels to a similar degree in both sexes. Gonadectomy of male rats decreased PPARalpha mRNA expression to similar levels as in intact and gonadectomized female rats. Hypophysectomy increased hepatic PPARalpha mRNA and protein levels. The increase in PPARalpha mRNA after hypophysectomy was more pronounced in females than in males. GH treatment decreased PPARalpha mRNA and protein levels, but the sex-differentiated secretory pattern of GH does not determine the sex-differentiated expression of PPARalpha. The expression of PPARalpha mRNA in heart or soleus muscle was not influenced by gender, gonadectomy, hypophysectomy, or GH treatment. In summary, pituitary-dependent hormones specifically regulate hepatic PPARalpha expression. Sex hormones regulate the sex difference in hepatic PPARalpha levels, but not via the sexually dimorphic GH secretory pattern.

Mutations in B3GALT6, which encodes a glycosaminoglycan linker region enzyme, cause a spectrum of skeletal and connective tissue disorders.

Proteoglycans (PGs) are a major component of the extracellular matrix in many tissues and function as structural and regulatory molecules. PGs are composed of core proteins and glycosaminoglycan (GAG) side chains. The biosynthesis of GAGs starts with the linker region that consists of four sugar residues and is followed by repeating disaccharide units. By exome sequencing, we found that B3GALT6 encoding an enzyme involved in the biosynthesis of the GAG linker region is responsible for a severe skeletal dysplasia, spondyloepimetaphyseal dysplasia with joint laxity type 1 (SEMD-JL1). B3GALT6 loss-of-function mutations were found in individuals with SEMD-JL1 from seven families. In a subsequent candidate gene study based on the phenotypic similarity, we found that B3GALT6 is also responsible for a connective tissue disease, Ehlers-Danlos syndrome (progeroid form). Recessive loss-of-function mutations in B3GALT6 result in a spectrum of disorders affecting a broad range of skeletal and connective tissues characterized by lax skin, muscle hypotonia, joint dislocation, and spinal deformity. The pleiotropic phenotypes of the disorders indicate that B3GALT6 plays a critical role in a wide range of biological processes in various tissues, including skin, bone, cartilage, tendon, and ligament.

Characterization of GLUT8 and GLUT9, two novel glucose transporter isoforms

Summary Prevalence of type 2 diabetes is increasing worldwide at alarming rates, probably secondarily to that of obesity. As type 2 diabetes is characterized by blood hyperglycemia, controlling glucose entry into tissues from the bloodstream is key to maintain glycemia within acceptable ranges. In this context, several glucose transporter isoforms have been cloned recently and some of them have appeared to play important regulatory roles. Better characterizing two of them (GLUT8 and GLUT9) was the purpose of my work. The first part of my work was focused on GLUT8, which is mainly expressed in the brain and is able to transport glucose with high affinity. GLUT8 is retained intracellularly at basal state depending on an N-terminal dileucine motif, thus implying that cell surface expression may be induced by extracellular triggers. In this regard, I was interested in better defining GLUT8 subcellular localization at basal state and in finding signals promoting its translocation, using an adenoviral vector expressing a myc epitope-tagged version of the transporter, thus allowing expression and detection of cell-surface GLUT8 in primary hippocampal neurons and PC 12 cells. This tool enabled me to found out that GLUT8 resides in a unique compartment different from lysosomes, endoplasmic reticulum, endosomes and the Golgi. In addition, absence of GLUT8 translocation following pharmacological activation of several signalling pathways suggests that GLUT8 does not ever translocate to the cell surface, but would rather fulfill its role in its unique intracellular compartment. The second part of my work was focused on GLUT9, which -contrarily to GLUT8 - is unable to transport glucose, but retains the ability to bind glucose-derived cross-linker molecules, thereby suggesting that it may be a glucose sensor rather than a true glucose transporter. The aim of the project was thus to define if GLUT9 triggers intracellular signals when activated. Therefore, adenoviral vectors expressing GLUTS were used to infect both ßpancreatic and liver-derived cell lines, as GLUTS is endogenously expressed in the liver. Comparison of gene expression between cells infected with the GLUTS-expressing adenovirus and cells infected with a GFP-expressing control adenovirus ended up in the identification of the transcription factor HNF4α as being upregulated in aGLUT9-dependent manner. Résumé La prévalence du diabète de type 2 augmente de façon alarmante dans le monde entier, probablement secondairement à celle de l'obésité. Le diabète de type 2 étant caractérisé par une glycémie sanguine élevée, l'entrée du glucose dans les tissus depuis la circulation sanguine constitue un point de contrôle important pour maintenir la glycémie à des valeurs acceptables. Dans ce contexte, plusieurs isoformes de transporteurs au glucose ont été clonées récemment et certaines d'entre elles sont apparues comme jouant d'importants rôles régulateurs. Mieux caractériser deux d'entre elles (GLUT8 et GLUT9) était le but de mon travail. La première partie de mon travail a été centrée sur GLUT8, qui est exprimé principalement dans le cerveau et qui peut transporter le glucose avec une haute affinité. GLUT8 est retenu intracellulairement à l'état basal de façon dépendante d'un motif dileucine N-terminal, ce qui implique que son expression à la surface cellulaire pourrait être induite par des stimuli extracellulaires. Dans cette optique, je me suis intéressé à mieux définir la localisation subcellulaire de GLUT8 à l'état basal et à trouver des signaux activant sa translocation, en utilisant comme outil un vecteur adénoviral exprimant une version marquée (tag myc) du transporteur, me permettant ainsi d'exprimer et de détecter GLUT8 à la surface cellulaire dans des neurones hippocampiques primaires et des cellules PC12. Cet outil m'a permis de montrer que GLUT8 réside dans un compartiment unique différent des lysosomes, du réticulum endoplasmique, des endosomes, ainsi que du Golgi. De plus, l'absence de translocation de GLUT8 à la suite de l'activation pharmacologique de plusieurs voies de signalisation suggère que GLUT8 ne transloque jamais à la membrane plasmique, mais jouerait plutôt un rôle au sein même de son compartiment intracellulaire unique. La seconde partie de mon travail a été centrée sur GLUT9, lequel -contrairement à GLUT8 -est incapable de transporter le glucose, mais conserve la capacité de se lier à des molécules dérivées du glucose, suggérant que ce pourrait être un senseur de glucose plutôt qu'un vrai transporteur. Le but du projet a donc été de définir si GLUT9 active des signaux intracellulaires quand il est lui-même activé. Pour ce faire, des vecteurs adénoviraux exprimant GLUT9 ont été utilisés pour infecter des lignées cellulaires dérivées de cellules ßpancréatiques et d'hépatocytes, GLUT9 étant exprimé de façon endogène dans le foie. La comparaison de l'expression des gènes entre des cellules infectées avec l'adénovirus exprimant GLUT9 et un adénovirus contrôle exprimant la GFP a permis d'identifier le facteur de transcription HNF4α comme étant régulé de façon GLUT9-dépendante. Résumé tout public Il existe deux types bien distincts de diabète. Le diabète de type 1 constitue environ 10 des cas de diabète et se déclare généralement à l'enfance. Il est caractérisé par une incapacité du pancréas à sécréter une hormone, l'insuline, qui régule la concentration sanguine du glucose (glycémie). Il en résulte une hyperglycémie sévère qui, si le patient n'est pas traité à l'insuline, conduit à de graves dommages à divers organes, ce qui peut mener à la cécité, à la perte des membres inférieurs, ainsi qu'à l'insuffisance rénale. Le diabète de type 2 se déclare plus tard dans la vie. Il n'est pas causé par une déficience en insuline, mais plutôt par une incapacité de l'insuline à agir sur ses tissus cibles. Le nombre de cas de diabète de type 2 augmente de façon dramatique, probablement à la suite de l'augmentation des cas d'obésité, le surpoids chronique étant le principal facteur de risque de diabète. Chez l'individu sain, le glucose sanguin est transporté dans différents organes (foie, muscles, tissu adipeux,...) où il est utilisé comme source d'énergie. Chez le patient diabétique, le captage de glucose est altéré, expliquant ainsi l'hyperglycémie. Il est ainsi crucial d'étudier les mécanismes permettant ce captage. Ainsi, des protéines permettant l'entrée de glucose dans la cellule depuis le milieu extracellulaire ont été découvertes depuis une vingtaine d'années. La plupart d'entre elles appartiennent à une sous-famille de protéines nommée GLUT (pour "GLUcose Transporters") dont cinq membres ont été caractérisés et nommés selon l'ordre de leur découverte (GLUT1-5). Néanmoins, la suppression de ces protéines chez la souris par des techniques moléculaires n'affecte pas totalement le captage de glucose, suggérant ainsi que des transporteurs de glucose encore inconnus pourraient exister. De telles protéines ont été isolées ces dernières années et nommées selon l'ordre de leur découverte (GLUT6-14). Durant mon travail de thèse, je me suis intéressé à deux d'entre elles, GLUT8 et GLUT9, qui ont été découvertes précédemment dans le laboratoire. GLUT8 est exprimé principalement dans le cerveau. La protéine n'est pas exprimée à la surface de la cellule, mais est retenue à l'intérieur. Des mécanismes complexes doivent donc exister pour déplacer le transporteur à la surface cellulaire, afin qu'il puisse permettre l'entrée du glucose dans la cellule. Mon travail a consisté d'une part à définir où se trouve le transporteur à l'intérieur de la cellule, et d'autre part à comprendre les mécanismes capables de déplacer GLUT8 vers la surface cellulaire, en utilisant des neurones exprimant une version marquée du transporteur, permettant ainsi sa détection par des méthodes biochimiques. Cela m'a permis de montrer que GLUT8 est localisé dans une partie de la cellule encore non décrite à ce jour et qu'il n'est jamais déplacé à la surface cellulaire, ce qui suggère que le transporteur doit jouer un rôle à l'intérieur de la cellule et non à sa surface. GLUT9 est exprimé dans le foie et dans les reins. Il ressemble beaucoup à GLUT8, mais ne transporte pas le glucose, ce qui suggère que ce pourrait être un récepteur au glucose plutôt qu'un transporteur à proprement parler. Le but de mon travail a été de tester cette hypothèse, en comparant des cellules du foie exprimant GLUT9 avec d'autres n'exprimant pas la protéine. Par des méthodes d'analyses moléculaires, j'ai pu montrer que la présence de GLUT9 dans les cellules du foie augmente l'expression de HNF4α, une protéine connue pour réguler la sécrétion d'insuline dans le pancréas ainsi que la production de glucose dans le foie. Des expériences complémentaires seront nécessaires afin de mieux comprendre par quels mécanismes GLUT9 influence l'expression de HNF4α dans le foie, ainsi que de définir l'importance de GLUT9 dans la régulation de la glycémie chez l'animal entier.

Neuronal inputs and outputs of aging and longevity.

An animal's survival strongly depends on its ability to maintain homeostasis in response to the changing quality of its external and internal environment. This is achieved through intracellular and intercellular communication within and among different tissues. One of the organ systems that plays a major role in this communication and the maintenance of homeostasis is the nervous system. Here we highlight different aspects of the neuronal inputs and outputs of pathways that affect aging and longevity. Accordingly, we discuss how sensory inputs influence homeostasis and lifespan through the modulation of different types of neuronal signals, which reflects the complexity of the environmental cues that affect physiology. We also describe feedback, compensatory, and feed-forward mechanisms in these longevity-modulating pathways that are necessary for homeostasis. Finally, we consider the temporal requirements for these neuronal processes and the potential role of natural genetic variation in shaping the neurobiology of aging.

Different transcriptional control of metabolism and extracellular matrix in visceral and subcutaneous fat of obese and rimonabant treated mice.

BACKGROUND: The visceral (VAT) and subcutaneous (SCAT) adipose tissues play different roles in physiology and obesity. The molecular mechanisms underlying their expansion in obesity and following body weight reduction are poorly defined. METHODOLOGY: C57Bl/6 mice fed a high fat diet (HFD) for 6 months developed low, medium, or high body weight as compared to normal chow fed mice. Mice from each groups were then treated with the cannabinoid receptor 1 antagonist rimonabant or vehicle for 24 days to normalize their body weight. Transcriptomic data for visceral and subcutaneous adipose tissues from each group of mice were obtained and analyzed to identify: i) genes regulated by HFD irrespective of body weight, ii) genes whose expression correlated with body weight, iii) the biological processes activated in each tissue using gene set enrichment analysis (GSEA), iv) the transcriptional programs affected by rimonabant. PRINCIPAL FINDINGS: In VAT, "metabolic" genes encoding enzymes for lipid and steroid biosynthesis and glucose catabolism were down-regulated irrespective of body weight whereas "structure" genes controlling cell architecture and tissue remodeling had expression levels correlated with body weight. In SCAT, the identified "metabolic" and "structure" genes were mostly different from those identified in VAT and were regulated irrespective of body weight. GSEA indicated active adipogenesis in both tissues but a more prominent involvement of tissue stroma in VAT than in SCAT. Rimonabant treatment normalized most gene expression but further reduced oxidative phosphorylation gene expression in SCAT but not in VAT. CONCLUSION: VAT and SCAT show strikingly different gene expression programs in response to high fat diet and rimonabant treatment. Our results may lead to identification of therapeutic targets acting on specific fat depots to control obesity.

Regulation of mass and function of pancreatic β-cells: identification of anti-apoptotic peptides and role of GLP-1

Résumé La masse de cellules β sécrétrices d'insuline est un tissu dynamique qui s'adapte aux variations de la demande métabolique pour assurer une normoglycémie. Cette adaptation se fait par un changement de sécrétion d'insuline et de la masse totale des cellules β. Une perte complète ou partielle des cellules β conduit respectivement à un diabète de type 1 et de type 2. Les mécanismes qui régulent la masse de cellules β et maintiennent leur phénotype differencié sont encore peu connus. Leur identification est nécessaire pour comprendre le développement du diabète et développer des stratégies de traitement. La greffe d'îlots est une approche thérapeutique prometteuse pour le diabète de type 1, mais est limitée par une perte précoce des cellules β due à une apoptose induite par des cytokines. Afin d'améliorer la survie des cellules β lors de la greffe d'îlots, le premier but était de trouver des peptides pouvant bloquer l'apoptose induite par FasL et TNF-α. Pour ce faire, deux librairies de phages ont été criblées pour sélectionner des peptides se liant au Fas DD ou au TNFRl DD. Nous avons identifié six peptides différents. Cependant, aucun d'entre eux n'était capable de protéger les cellules de l'apoptose induite par FasL ou TNF-α. Deuxièmement, le GLP-1 est une hormone qui stimule la sécrétion d'insuline, et est impliquée dans la prolifération des cellules β, la différentiation, et inhibe l'apoptose. Nous avons fait l'hypothèse que le GLP-1 joue un rôle crucial dans le contrôle de la masse et de la fonction des cellules β. Afin de l'évaluer, une analyse par puce à ADN a été réalisée en comparant des cellules βTC-Tet traitées avec du GLP-1 à des cellules non-traitées. 376 gènes régulés ont été identifiés, dont RGS2, CREM, ICERI et DUSP14, augmentés significativement par le GLP-1. Nous avons confirmé que le GLP-1 augmente l'expression de ces gènes, aussi bien au niveau des transcripts que des protéines. De plus, nous avons montré que le GLP-1 induit leur expression par activation de la voie cAMP/PKA, et nécessite l'entrée de calcium extracellulaire. D'après leur fonction biologique, nous avons ensuite supposé que ces gènes pourraient agir comme régulateurs négatifs de la signalisation du GLP-l, et donc freiner son effet proliférateur. Pour vérifier notre hypothèse, des siRNAs contre ces gènes ont été développés, et leurs effets sur la prolifération des cellules β seront évalués ultérieurement. Abstract The pancreatic β-cell mass is a dynamic tissue which adapts to variations in metabolic demand in order to ensure normoglycemia. This adaptation occurs through a change in both insulin secretion and the total mass of ,β-cells. An absolute or relative loss of β-cells leads to type 1 and type 2 diabetes, respectively. The mechanisms that regulate the pancreatic β-cell mass and maintain the fully differentiated phenotype of the insulin-secreting β-cells are only poorly defined. Their identification is required to understand the progression of diabetes, but also to design strategies for the treatment of diabetes. Islet transplantation is a promising therapeutic approach for type 1 diabetes, but it is still limited by an early graft loss due to cytokine-induced apoptosis. In order to improve β-cell survival during islet transplantation, our first goal was to find novel blockers of FasL- and TNF-α-mediated cell death in the form of peptides. To that end, we screened two phage display libraries to select Fas DD- or TNFR1 DD-binding peptides. We identified six different small peptides. However, none of these peptides was able to prevent cells from FasL- or TNF-α-mediated apoptosis. Secondly, GLP-1 is a hormone that has been shown to stimulate insulin secretion and to be involved in β-cell proliferation, differentiation and inhibition of apoptosis. We hypothesized that GLP-1 plays a crucial role to control mass and function of β-cells. To evaluate this hypothesis, we performed a cDNA microarray analysis with GLP-1-treated βTC-Tet cells compared to untreated cells. We found 376 regulated genes, among these, RGS2, CREM, ICERI and DUSP14, which were significantly upregulated by GLP-1. We confirmed that both their mRNA and protein levels were strongly and rapidly increased after GLP-1 treatment. Moreover, we found that GLP-1 activates their expression mainly through the activation of the cAMP/PKA signaling pathway, and requires extracellular calcium entry. According to their biological function, we then hypothesized that these genes might act as negative regulators of the GLP-1 signaling. In particular, they might brake the effects of GLP-1 on β-cell proliferation. To verify this hypothesis, siRNAs against these genes were developed. The effect of these siRNAs on GLP-1-induced β-cell proliferation will be evaluated later.

Role of CLOCK and circadian rhythms in calcium homeostasis

Le maintien d'une concentration sanguine constante de calcium est d'une importance cruciale et trois organes participent à la balance calcique normale : les reins, les intestins et les os. La concentration plasmatique de calcium est strictement régulée par l'hormone parathyroïdienne (PTH) et par la vitamine D. Des variations circadiennes de la PTH, de la vitamine D ainsi que du calcium plasmatique ont été décrites précédemment chez l'humain ainsi que chez le rat. Ces rythmes de PTH dans le sérum sont importants pour la régulation du remodelage de l'os. En effet, il a été montré chez les souris C57BL/6J que des injections de PTH une fois par jour mènent à une augmentation de la densité minérale de l'os alors que l'infusion en continu de PTH est associée à une diminution de cette densité. La vitamine D joue également un rôle fondamental dans la physiologie osseuse, car un déficit en vitamine D peut conduire à une ostéomalacie. Cependant la fonction des oscillations de vitamine D au niveau de l'homéostasie osseuse reste inconnue. L'horloge circadienne est un système interne de contrôle biologique du temps générant des rythmes de 24 heures dans l'expression des gènes, ainsi que dans la physiologie et le comportement. Ce contrôle s'opère par des boucles rétroactives positives et négatives de l'expression de gènes circadiens tels que CLOCK, BMAL1, CRY1 et 2 ou PERI et 2. Dans ce travail, nous avons émis l'hypothèse que l'homéostasie calcique est sous le contrôle de l'horloge circadienne. Dans un premier temps, nous avons montré chez les souris C57BL/6J des variations journalières des concentrations de calcium, de PTH et de vitamine D dans le sang, ainsi que de calcium dans les urines. Nous avons également démontré des changements au niveau de l'expression rénale des gènes importants dans l'homéostasie du calcium, tant au niveau de l'ARN messager que des protéines. Ensuite, pour analyser le rôle du système de l'horloge circadienne dans l'homéostasie du calcium, nous avons étudié des souris dans lesquelles a été supprimé le gène CLOCK crucial pour la fonction de l'horloge et nous avons comparé ces souris à des souris de type sauvage de même portée. Les souris CLOCK-I- étaient hypercalciuriques à chaque moment de la journée. Cependant le rythme circadien de l'excrétion de calcium était préservé. Le taux de calcium plasmatique ne différait pas entre les génotypes, mais les souris CLOCK -/- ne montraient pas de variations journalières de ce paramètre. Une perte du rythme journalier était également observée pour les niveaux de vitamine D, perte qui pourrait être une cause de l'altération de la micro-architecture osseuse révélée chez les souris CLOCK-/-. En effet, ces souris montrent une diminution du nombre de trabécules, de leur volume ainsi que de leur surface, ce qui suggère la présence d'ostéoporose. Nous avons également trouvé que le rythme de l'expression de l'ARN messager de CYP27B1 était aboli dans les reins des souris CLOCK -/-, ce qui peut expliquer l'altération du rythme de la vitamine D. Les taux sanguins de PTH étaient comparables entre les souris CLOCK -/- et de type sauvage. Dans les reins, une augmentation de l'expression de l'ARN messager de TRPV5 et NCX1 a été constatée, ce qui suggérerait une augmentation de la réabsorption de calcium dans le tubule convoluté distal et dans le tubule connecteur. Dans les intestins, la réabsorption calcique était diminuée, chez les souris CLOCK-I-, fait confirmé par une diminution des niveaux d'ARN messager de TRPV6 et PMCAL. En résumé, la suppression du gène CLOCK chez les souris a conduit à une hypercalciurie, une altération du rythme des taux plasmatiques de calcium et de vitamine D et à une détérioration de l'architecture osseuse. Pour conclure, ces résultats montrent que l'horloge circadienne est essentielle à l'homéostasie calcique ainsi qu'à la physiologie des os. - L'ostéoporose affecte environ 22 millions de femmes et 5.5 millions d'hommes en Europe, réduisant significativement leur qualité de vie et a causé 3.5 millions de nouvelles fractures en 2010. Les dépenses totales liées à ces fractures ont atteint 37 milliards d'euro et ce coût devrait augmenter de 25% d'ici à 2025. Le nombre de nouvelles fractures dues à l'ostéoporose à travers le monde est estimé à environ 1000 par heure. Parmi les causes de l'ostéoporose, le déficit én calcium et/ou en vitamine D joue un rôle important, mais il existe également des causes génétiques ou liées à des facteurs comme les hormones sexuelles (estrogènes, testostérone), l'âge, le tabac, le poids corporel, certains médicaments,... La vie est rythmique : ceci est dû à l'alternance naturelle du jour et de la nuit et de ses effets sur le corps. La prise alimentaire, par exemple, est un processus qui a lieu pendant la phase active, qui est prévisible (il se produit toujours au même moment) et qui peut être anticipé par le corps. Pour cela, une horloge interne est présente dans chaque cellule du corps et est synchronisée par la lumière du jour, entre autres stimuli. Cette horloge indique la phase du jour et régule l'expression de gènes impliqués dans les différents processus qui nécessitent une anticipation. Pendant mon travail de thèse, je me suis demandé si des îythmes circadiens (c'est-à-dire d'une durée d'environ 24 heures et indépendants des stimuli externes) étaient observables'pour les gènes régulant les flux de calcium dans le corps et si l'interruption de ces rythmes pouvait mener à des altérations de la qualité de l'os. J'ai d'abord travaillé avec des souris normales et j'ai pu montrer la présence de rythmes au niveau du calcium sanguin et urinaire, mais également au niveau des hormones et gènes qui contrôlent le métabolisme du calcium dans le corps, comme la vitamine D et l'hormone parathyroidienne. De manière intéressante, j'ai observé que la plupart de ces gènes ont un rythme synchronisé. J'ai ensuite utilisé un modèle de souris dans lequel l'horloge interne a été génétiquement invalidée et j'ai montré que ces souris présentent une augmentation de leur excrétion urinaire de calcium et un rythme circadien altéré de la vitamine D dans le sang. Ces souris absorbent aussi moins bien le calcium intestinal et présentent une ostéoporose marquée. Ce travail montre donc que l'horloge interne est nécessaire pour établir un rythme circadiens de certains facteurs influant les flux de calcium dans l'organisme, comme la vitamine D, et que la perturbation de ces rythmes mène à une dérégulation du métabolisme osseux. Ainsi, la perturbation de l'horloge interne peut causer une ostéoporose et une hypercalciurie qui pourraient aboutir à la formation de fractures et de calculs rénaux. L'extrapolation de ces observations chez l'homme ou à des changements plus subtiles des rythmes circadiens, comme le décalage horaire, restent à montrer. Cette recherche a démontré que les rythmes circadiens des mécanismes de régulation des flux de calcium dans l'organisme sont essentiels au maintien d'un squelette normal et suggère que les perturbations des rythmes circadiens pourraient être une nouvelle cause de l'ostéoporose. - Maintaining constant calcium concentration in the plasma is of a crucial importance and three organs participate in normal calcium balance - kidney, gut and bone. Plasma calcium concentration is strictly regulated by parathyroid hormone (PTH) and vitamin D. Circadian variations of PTH, vitamin D and plasma calcium were previously described in humans, as well as in rats. Rhythms in serum PTH are important for balanced bone remodelling. Indeed in C57BL/6J mice, PTH injection once per day leads to an increase in bone mineral density (BMD), whilst continuous infusion is associated with decreased BMD. Vitamin D also plays a crucial role in bone physiology, since the deficiency in vitamin D can lead to rickets/osteomalacia. However, the role of vitamin D rhythms in bone homeostasis remains unknown. The circadian clock is an. internal time-keeping system generating rhythms in gene expression with 24h periodicity, in physiology and in behaviour. It is operated by positive- and negative-feedback loops of circadian genes, such as CLOCK, BMAL1, CRY1 and 2 or PERI and 2. In this work, we hypothesized, that calcium homeostasis is under the control of the circadian clock. First, we showed daily variations in urinary calcium and serum calcium, PTH and l,25(OH)2 vitamin D, together with renal mRNA and protein levels of genes involved in calcium homeostasis in C57BL/6J mice. Second, and to investigate the role of the circadian clock system in calcium handling, we studied mice lacking the gene CLOCK crucial for fonction of the clock system and compared them to the WT littermates. CLOCK-/- mice were hypercalciuric at all timepoints of the day. However, the circadian rhythm of calcium excretion was preserved. Serum calcium levels did not differ between the genotypes, but CLOCK-/- mice did not exhibit daily variation for this parameter. Loss of rhythm was observed also for serum l,25(OH)2 vitamin D levels, which may be one of the causes of altered bone microarchitecture that was revealed in CLOCK-/- mice. They displayed increased trabecular separation and decreased trabecular number, trabecular bone volume and trabecular bone surface, suggestive of osteoporosis. We found that the rhythm of the mRNA expression of CYP27B1 was abolished in the kidney of CLOCK-/- mice, which could induce the altered rhythm of l,25(OH)2 vitamin. Serum PTH levels were comparable between CLOCK-/- and WT mice. In the kidney, increased mRNA expression of TRPV5 and NCX1 suggests increased calcium reabsorption in the distal convoluted and connecting tubule. In the gut, intestinal calcium absorption was decreased in CLOCK¬/- mice, confirmed by decreased mRNA levels of TRPV6 and PMCA1. In summary, deletion of the CLOCK gene in mice conducts to hypercalciuria, alteration of the rhythm in serum calcium and l,25(OH)2D levels, and impainnent of their bone microarchitecture. In conclusion, these data show that the circadian clock system is essential in calcium homeostasis and bone physiology.

Micromeasurement of total and regional CO2 productions in the one-day-old chick embryo.

A conductometric micromethod combined with image analysis system has been developed allowing to determine the CO2 production within 'two-dimensional' tissues, i.e., flat and thin cell layers or epithelial sheets. The preparation was mounted into an airtight chamber separated in two compartments by a thin silicone membrane permeable to gases. The lower compartment contained the nutritive medium and the preparation. The upper compartment and a conductivity measuring capillary connected in series were perfused with a solution of Ba(OH)2. The CO2 produced by the tissue precipitated as BaCO3 and the resulting decrease of electrical conductivity was linearly related to the total CO2 production. In addition, the pattern of CO2 production was directly observable as the BaCO3 crystals formed upon the silicone membrane over the regions which produced CO2. The spatial distribution of the crystals was quantified by video image processing and the regional CO2 production evaluated with a spatial resolution of 100 microns. This new microtechnique was originally developed to study the CO2 production in the early chick blastoderm which is a disc 1-5 cells thick. At the stage of young neurula the CO2 production was found to be 235 +/- 37 nmol.h-1 (mean +/- SD; n = 10) per blastoderm and large variations of local CO2 production were detected from one region to another (from 0.6 to 6.5 nmol.h-1.mm-2). These results indicate a high metabolic and functional differentiation of cells within the blastoderm. The possible applications and improvements of such a microtechnique are discussed.

Use of anisotropic modelling in electrical impedance tomography: description of method and preliminary assessment of utility in imaging brain function in the adult human head.

Electrical Impedance Tomography (EIT) is an imaging method which enables a volume conductivity map of a subject to be produced from multiple impedance measurements. It has the potential to become a portable non-invasive imaging technique of particular use in imaging brain function. Accurate numerical forward models may be used to improve image reconstruction but, until now, have employed an assumption of isotropic tissue conductivity. This may be expected to introduce inaccuracy, as body tissues, especially those such as white matter and the skull in head imaging, are highly anisotropic. The purpose of this study was, for the first time, to develop a method for incorporating anisotropy in a forward numerical model for EIT of the head and assess the resulting improvement in image quality in the case of linear reconstruction of one example of the human head. A realistic Finite Element Model (FEM) of an adult human head with segments for the scalp, skull, CSF, and brain was produced from a structural MRI. Anisotropy of the brain was estimated from a diffusion tensor-MRI of the same subject and anisotropy of the skull was approximated from the structural information. A method for incorporation of anisotropy in the forward model and its use in image reconstruction was produced. The improvement in reconstructed image quality was assessed in computer simulation by producing forward data, and then linear reconstruction using a sensitivity matrix approach. The mean boundary data difference between anisotropic and isotropic forward models for a reference conductivity was 50%. Use of the correct anisotropic FEM in image reconstruction, as opposed to an isotropic one, corrected an error of 24 mm in imaging a 10% conductivity decrease located in the hippocampus, improved localisation for conductivity changes deep in the brain and due to epilepsy by 4-17 mm, and, overall, led to a substantial improvement on image quality. This suggests that incorporation of anisotropy in numerical models used for image reconstruction is likely to improve EIT image quality.

From dialysis to transplantation, illness experience and patients' concerns about future: A longitudinal qualitative study

Background: Transplantation is the treatment of choice when compared to dialysis. Long-term evolution of patients is rarely comprehensively described. Thirty end-stage renal disease patient's experience of illness was explored from registration for transplantation until twenty-four months after transplantation. Methods: Longitudinal semi-structured interviews were conducted, and qualitative discourse analysis performed. Findings: Before transplantation loss of quality of life (QOL), emotional fragility related to dialysis constraints were reported, and increased with waiting-time. Six months after transplantation, recovered freedom was described but acute rejection, and life-dependency to immunosuppressants generated concerns. After twelve months, long-term survival of the graft, and possible return-to-dialysis were mentioned. After twenty months graft's dysfunction, co-morbidities, immunosuppressants side effects rose concerns even though QOL persisted. Most patients report positive transformations after transplantation, which are related to graft survival and limited co-morbidities. Discussion: As time passes, patients deal with changing illness constraints, and contemplate with anxiety possible new return to dialysis and/or transplantation.

Heart transplantation: current practice and outlook to the future.

QUESTIONS UNDER STUDY: The field of heart transplantation has seen substantial progress in the last 40 years. The breakthroughs in long-term survival were followed by a period of stagnation in the last decade. This review summarises current recommendations for the identification of candidates for heart transplantation and their immunological and non-immunological postoperative follow-up. RESULTS: The progress made in the treatment of patients with advanced heart failure has considerably changed the profile of candidates for heart transplantation. Patients are older, and the load of co-morbidities is more important requiring careful evaluation for candidacy. Long-standing research in the field of immunosuppression made available various drugs, which decrease the risk of acute allograft rejection and prolong survival after heart transplantation. Powerful new molecules are entering early phase clinical studies, suggesting further improvement in the near future. As a consequence, treatment of non-immunological co-morbidity after heart transplantation will gain in importance, however, the base of evidence guiding current recommendations is poor. CONCLUSIONS: The substantial progress in heart failure treatment and immunosuppression after heart transplantation has changed the profile of heart transplant recipients. The arrival of new molecules will provide additional alternatives for immunosuppressive treatment while studies have to address non-immunological treatment in order to improve long-term survival after heart transplantation.

Derivation of traceable and transplantable photoreceptors from mouse embryonic stem cells.

Retinal degenerative diseases resulting in the loss of photoreceptors are one of the major causes of blindness. Photoreceptor replacement therapy is a promising treatment because the transplantation of retina-derived photoreceptors can be applied now to different murine retinopathies to restore visual function. To have an unlimited source of photoreceptors, we derived a transgenic embryonic stem cell (ESC) line in which the Crx-GFP transgene is expressed in photoreceptors and assessed the capacity of a 3D culture protocol to produce integration-competent photoreceptors. This culture system allows the production of a large number of photoreceptors recapitulating the in vivo development. After transplantation, integrated cells showed the typical morphology of mature rods bearing external segments and ribbon synapses. We conclude that a 3D protocol coupled with ESCs provides a safe and renewable source of photoreceptors displaying a development and transplantation competence comparable to photoreceptors from age-matched retinas.