A FUNCTIONAL, COMPARATIVE AND CLINICAL ANALYSIS OF SPERM-BORNE OOCYTE ACTIVATING FACTOR, PAWP

Successful fertilization depends upon the activation of metaphase II arrested oocytes by sperm-borne oocyte activating factor (SOAF). Failure of oocyte activation is considered as the cause of treatment failure in a proportion of infertile couples. SOAF induces the release of intracellular calcium in oocyte which leads to meiotic resumption and pronuclear formation. Calcium release is either in the form of single calcium transient in echinoderm and amphibian oocytes or several calcium oscillations in ascidian and mammalian oocytes. Although the SOAF attributes are established, it is not clear which sperm protein(s) play such role. Sperm postacrosomal WW binding protein (PAWP) satisfies a developmental criteria set for a candidate SOAF. This study shows that recombinant human PAWP protein or its transcript acts upstream of calcium release and fully activates the amphibian and mammalian oocytes. Interference trials provided evidence for the first time that PAWP mediates sperm-induced intracellular calcium release through a PPXY/WWI domain module in Xenopus, mouse and human oocytes. Clinical applications of PAWP were further investigated by prospective study on the sperm samples from patients undergoing intracytoplasmic sperm injection (ICSI). PAWP expression level, analyzed by flow cytometry, was correlated to ICSI success rate and embryonic development. This study also explored the developmental expression of the other SOAF candidate, PLCζ in male reproductive system and its function during fertilization. Our findings showed for the first time that PLCζ most likely binds to the sperm head surface during epididymal passage and is expressed in epididymis. We demonstrated that PLCζ is also compartmentalized early in spermiogenesis and thus could play an important role during spermiogenesis. Detailed analysis of in vitro fertilization revealed that PLCζ disappears from sperm head during acrosome reaction and is not detectable during sperm incorporation into the oocyte cytoplasm. In conclusion, this dissertation provides evidence for the essential non-redundant role of sperm PAWP in amphibian and mammalian fertilization; recommends PAWP as a biomarker for prediction of ICSI outcomes in infertile couples; and proposes that sperm PLCζ may have functions other than inducing oocyte activation during fertilization.

Fyn kinase initiates complementary signals required for IgE-dependent mast cell degranulation

FcRI activation of mast cells is thought to involve Lyn and Syk kinases proximal to the receptor and the signaling complex organized by the linker for activation of T cells (LAT). We report here that FcRI also uses a Fyn kinase-dependent pathway that does not require Lyn kinase or the adapter LAT for its initiation, but is necessary for mast cell degranulation. Lyn-deficiency enhanced Fyn-dependent signals and degranulation, but inhibited the calcium response. Fyn-deficiency impaired degranulation, whereas Lyn-mediated signaling and calcium was normal. Thus, FcRI-dependent mast cell degranulation involves cross-talk between Fyn and Lyn kinases.

Structural and functional analogs of the novel mammalian neuropeptide, neuromedin S (NmS), in the dermal venoms of Eurasian bombinid toads.

We report the isolation and structural characterization of two neuromedin S (NmS) analogs, (NmS-17 and NmS-33), from the dermal venoms of Eurasian bombinid toads. NmS is a novel neuromedin U (NmU)-related peptide with potent anorexigenic and circadian rhythm-modulating properties recently discovered in mammals. Cloning of NmS precursor-encoding cDNAs from skin venom-derived libraries revealed the presence of a high degree of transcript splice variation comparable to that found previously for NmU in both amphibian skin and mammalian brain. Synthetic replicates of both amphibian NmS peptides evoked robust and dose-dependent transient increases in intracellular calcium ion concentrations in CHO cells that had been stably transfected with either FM-3/GPR66 or FM-4/TGR-1 human NmU receptors. The potency and efficacy of these amphibian skin peptides at such receptors were comparable to those observed with human NmS and rat NmS. These data show that NmS and NmU genes had already diverged at the level of the Amphibia and that differential splicing of their transcribed mRNAs has been highly conserved throughout tetrapod vertebrate evolution indicative of fundamental biological function. NmS is additionally a novel neuropeptide homolog that can be added to the biologically active peptide arsenal of amphibian venom/defensive skin secretions.

The alterations of Ca2+/Calmodulin/CaMKII/CaV1.2 signaling in experimental models of Alzheimer's disease and vascular dementia

The two critical forms of dementia are Alzheimer's disease (AD) and vascular dementia (VD).The alterations of Ca2+/calmodulin/CaMKII/CaV1.2 signaling in AD and VD have not been well elucidated. Here we have demonstrated changes in the levels of CaV1.2, calmodulin, p-CaMKII, p-CREB and BDNF proteins by Western blot analysis and the co-localization of p-CaMKII/CaV1.2 by double-labeling immunofluorescence in the hippocampus of APP/PS1 mice and VD gerbils. Additionally, expression of these proteins and intracellular calcium levels were examined in cultured neurons treated with Aß1–42. The expression of CaV1.2 protein was increased in VD gerbils and in cultured neurons but decreased in APP/PS1 mice; the expression of calmodulin protein was increased in APP/PS1 mice and VD gerbils; levels of p-CaMKII, p-CREB and BDNF proteins were decreased in AD and VD models. The number of neurons in which p-CaMKII and CaV1.2 were co-localized, was decreased in the CA1 and CA3 regions in two models. Intracellular calcium was increased in the cultured neurons treated with Aß1–42. Collectively, our results suggest that the alterations in CaV1.2, calmodulin, p-CaMKII, p-CREB and BDNF can be reflective of an involvement in the impairment in memory and cognition in AD and VD models.

Native and modified LDL activate extracellular signal-regulated kinases in mesangial cells

Glycation and/or oxidation of LDL may promote diabetic nephropathy. The mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade, which includes extracellular signal-regulated protein kinases (ERKs), modulates cell function. Therefore, we examined the effects of LDL on ERK phosphorylation in cultured rat mesangial cells. In cells exposed to 100 microg/ml native LDL or LDL modified by glycation, and/or mild or marked (copper-mediated) oxidation, ERK activation peaked at 5 min. Five minutes of exposure to 10-100 microg/ml native or modified LDL produced a concentration-dependent (up to sevenfold) increase in ERK activity. Also, 10 microg/ml native LDL and mildly modified LDL (glycated and/or mildly oxidized) produced significantly greater ERK activation than that induced by copper-oxidized LDL +/- glycation (P <0.05). Pretreatment of cells with Src kinase and MAPK kinase inhibitors blocked ERK activation by 50-80% (P <0.05). Native and mildly modified LDL, which are recognized by the native LDL receptor, induced a transient spike of intracellular calcium. Copper-oxidized (+/- glycation) LDL, recognized by the scavenger receptor, induced a sustained rise in intracellular calcium. The intracellular calcium chelator (EGTA/AM) further increased ERK activation by native and mildly modified LDL (P <0.05). These findings demonstrate that native and modified LDL activate ERKs 1 and 2, an early mitogenic signal, in mesangial cells and provide evidence for a potential link between modified LDL and the development of glomerular injury in diabetes.

Abnormal alterations in the Ca2+/CaV1.2/calmodulin/caMKII signaling pathway in a tremor rat model and in cultured hippocampal neurons exposed to Mg2+-free solution

Voltage-dependent calcium channels (VDCCs) are key elements in epileptogenesis. There are several binding-sites linked to calmodulin (CaM) and several potential CaM-dependent protein kinase II (CaMKII)-mediated phosphorylation sites in CaV1.2. The tremor rat model (TRM) exhibits absence‑like seizures from 8 weeks of age. The present study was performed to detect changes in the Ca2+/CaV1.2/CaM/CaMKII pathway in TRMs and in cultured hippocampal neurons exposed to Mg2+‑free solution. The expression levels of CaV1.2, CaM and phosphorylated CaMKII (p‑CaMKII; Thr‑286) in these two models were examined using immunofluorescence and western blotting. Compared with Wistar rats, the expression levels of CaV1.2 and CaM were increased, and the expression of p‑CaMKII was decreased in the TRM hippocampus. However, the expression of the targeted proteins was reversed in the TRM temporal cortex. A significant increase in the expression of CaM and decrease in the expression of CaV1.2 were observed in the TRM cerebellum. In the cultured neuron model, p‑CaMKII and CaV1.2 were markedly decreased. In addition, neurons exhibiting co‑localized expression of CaV1.2 and CaM immunoreactivities were detected. Furthermore, intracellular calcium concentrations were increased in these two models. For the first time, o the best of our knowledge, the data of the present study suggested that abnormal alterations in the Ca2+/CaV1.2/CaM/CaMKII pathway may be involved in epileptogenesis and in the phenotypes of TRMs and cultured hippocampal neurons exposed to Mg2+‑free solution.

Calmodulin disruption impacts growth and motility in juvenile liver fluke

Background: Deficiencies in effective flukicide options and growing issues with drug resistance make current strategies for liver fluke control unsustainable, thereby promoting the need to identify and validate new control targets in Fasciola spp. parasites. Calmodulins (CaMs) are small calcium-sensing proteins with ubiquitous expression in all eukaryotic organisms and generally use fluctuations in intracellular calcium levels to modulate cell signalling events. CaMs are essential for fundamental processes including the phosphorylation of protein kinases, gene transcription, calcium transport and smooth muscle contraction. In the blood fluke Schistosoma mansoni, calmodulins have been implicated in egg hatching, miracidial transformation and larval development. Previously, CaMs have been identified amongst liver fluke excretory-secretory products and three CaM-like proteins have been characterised biochemically from adult Fasciola hepatica, although their functions remain unknown.

Methods: In this study, we set out to investigate the biological function and control target potential of F. hepatica CaMs (FhCaMs) using RNAi methodology alongside novel in vitro bioassays.

Results: Our results reveal that: (i) FhCaMs are widely expressed in parenchymal cells throughout the forebody region of juvenile fluke; (ii) significant transcriptional knockdown of FhCaM1-3 was inducible by exposure to either long (~200 nt) double stranded (ds) RNAs or 27 nt short interfering (si) RNAs, although siRNAs were less effective than long dsRNAs; (iii) transient long dsRNA exposure-induced RNA interference (RNAi) of FhCaMs triggered transcript knockdown that persisted for ≥ 21 days, and led to detectable suppression of FhCaM proteins; (iv) FhCaM RNAi significantly reduced the growth of juvenile flukes maintained in vitro; (v) FhCaM RNAi juveniles also displayed hyperactivity encompassing significantly increased migration; (vi) both the reduced growth and increased motility phenotypes were recapitulated in juvenile fluke using the CaM inhibitor trifluoperazine hydrochloride, supporting phenotype specificity.

Conclusions: These data indicate that the Ca(2+)-modulating functions of FhCaMs are important for juvenile fluke growth and movement and provide the first functional genomics-based example of a growth-defect resulting from gene silencing in liver fluke. Whilst the phenotypic impacts of FhCaM silencing on fluke behaviour do not strongly support their candidature as new flukicide targets, the growth impacts encourage further consideration, especially in light of the speed of juvenile fluke growth in vivo.

Developmental variations in the peripheral erythrocytic system of the rainbow trout, Salmo gairdneri

The peripheral circulating erythrocytic system of the rainbow trout, l3 almo gairdner , was examined in vitro in relation differences in the morphology and multiple hemoglobin system organization of adult and juvenile red cells. Cells were separated by velocity sedimentation under unit gravity, a procedure requiring red cell exposure to an incubation medium for periods of at least three hours. Therefore , this must provide an environment in which red cells remain in a condition approximaing normalcy. Previous studies having demonstrated commonly employed media to be ineffective in this regard , a medium was developed through modification of Cortl and saline. One of the principal additions to this me dium , norepinephrine, altered cell regulation of intracellular calcium, magnesium and chloride concentrations. Catecholamine involvement was also suggeste d in the synthes is of hemoglobin . The procedure was found to separtate cells primarily by density and, to a lesser extent, by shape. Characterization of red cells revealed two subpopulations to exist . The first comprised the bulk of the cell population, and were of greater l ength, width, volume and major:minor axis ratio than the smaller population; these were adult cells. The later, juvenile cells were of smaller overall size and were more spherical in shape . Juvenile cells also possessed fewer electrophore tpically distinguishable isomorphs than did adults with only eight of eleven hemoglobin component s typically found With maturation,hemoglobin complement with the development of three more bands. The total complement of the adult cell contained 7 cathodal bands and four anodal hemoglobin isomorphs. Bands acquired with maturation comprised the smallest percentage of the cells hemoglobin. each averaging less than one-percent of the total. Whether these additional bands are derived through degradation and reaggregation of existing components or are the product of pe gQy2 synthesis is not yet known.

Plasticité intermodale chez le hamster énucléé à la naissance : Études de la distribution des interneurones CaBPir dans les cortex visuel et auditif primaires.

La période postnatale et l’expérience sensorielle sont critiques pour le développement du système visuel. Les interneurones inhibiteurs exprimant l’acide γ-aminobutyrique (GABA) jouent un rôle important dans le contrôle de l’activité neuronale, le raffinement et le traitement de l’information sensorielle qui parvient au cortex cérébral. Durant le développement, lorsque le cortex cérébral est très susceptible aux influences extrinsèques, le GABA agit dans la formation des périodes critiques de sensibilité ainsi que dans la plasticité dépendante de l’expérience. Ainsi, ce système inhibiteur servirait à ajuster le fonctionnement des aires sensorielles primaires selon les conditions spécifiques d’activité en provenance du milieu, des afférences corticales (thalamiques et autres) et de l’expérience sensorielle. Certaines études montrent que des différences dans la densité et la distribution de ces neurones inhibiteurs corticaux reflètent les caractéristiques fonctionnelles distinctes entre les différentes aires corticales. La Parvalbumine (PV), la Calretinine (CR) et la Calbindine (CB) sont des protéines chélatrices du calcium (calcium binding proteins ou CaBPs) localisées dans différentes sous-populations d’interneurones GABAergiques corticaux. Ces protéines tamponnent le calcium intracellulaire de sorte qu’elles peuvent moduler différemment plusieurs fonctions neuronales, notamment l’aspect temporel des potentiels d’action, la transmission synaptique et la potentialisation à long terme. Plusieurs études récentes montrent que les interneurones immunoréactifs (ir) aux CaBPs sont également très sensibles à l’expérience et à l’activité sensorielle durant le développement et chez l’adulte. Ainsi, ces neurones pourraient avoir un rôle crucial à jouer dans le phénomène de compensation ou de plasticité intermodale entre les cortex sensoriels primaires. Chez le hamster (Mesocricetus auratus), l’énucléation à la naissance fait en sorte que le cortex visuel primaire peut être recruté par les autres modalités sensorielles, telles que le toucher et l’audition. Suite à cette privation oculaire, il y a établissement de projections ectopiques permanentes entre les collicules inférieurs (CI) et le corps genouillé latéral (CGL). Ceci a pour effet d’acheminer l’information auditive vers le cortex visuel primaire (V1) durant le développement postnatal. À l’aide de ce modèle, l’objectif général de ce projet de thèse est d’étudier l’influence et le rôle de l’activité sensorielle sur la distribution et l’organisation des interneurones corticaux immunoréactifs aux CaBPs dans les aires sensorielles visuelle et auditive primaires du hamster adulte. Les changements dans l’expression des CaBPs ont été déterminés d’une manière quantitative en évaluant les profils de distribution laminaire de ces neurones révélés par immunohistochimie. Dans une première expérience, nous avons étudié la distribution laminaire des CaBPs dans les aires visuelle (V1) et auditive (A1) primaires chez le hamster normal adulte. Les neurones immunoréactifs à la PV et la CB, mais non à la CR, sont distribués différemment dans ces deux cortex primaires dédiés à une modalité sensorielle différente. Dans une deuxième étude, une comparaison a été effectuée entre des animaux contrôles et des hamsters énucléés à la naissance. Cette étude montre que le cortex visuel primaire de ces animaux adopte une chimioarchitecture en PV similaire à celle du cortex auditif. Nos recherches montrent donc qu’une suppression de l’activité visuelle à la naissance peut influencer l’expression des CaBPs dans l’aire V1 du hamster adulte. Ceci suggère également que le type d’activité des afférences en provenance d’autres modalités sensorielles peut moduler, en partie, une circuiterie corticale en CaBPs qui lui est propre dans le cortex hôte ou recruté. Ainsi, nos travaux appuient l’hypothèse selon laquelle il serait possible que certaines de ces sous-populations d’interneurones GABAergiques jouent un rôle crucial dans le phénomène de la plasticité intermodale.

Mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de l’acide polysialique (PSA) dans le néocortex visuel des souris durant la maturation des synapses GABAergiques

Le fonctionnement du cortex cérébral nécessite l’action coordonnée de deux des sous-types majeurs de neurones, soient les neurones à projections glutamatergiques et les interneurones GABAergiques. Les interneurones GABAergiques ne constituent que 20 à 30% des cellules corticales par rapport au grand nombre de neurones glutamatergiques. Leur rôle est toutefois prépondérant puisqu’ils modulent fortement la dynamique et la plasticité des réseaux néocorticaux. Il n’est donc pas surprenant que les altérations de développement des circuits GABAergiques soient associées à plusieurs maladies du cerveau, incluant l’épilepsie, le syndrome de Rett et la schizophrénie. La compréhension des mécanismes moléculaires régissant le développement des circuits GABAergiques est une étape essentielle menant vers une meilleure compréhension de la façon dont les anormalités se produisent. Conséquemment, nous nous intéressons au rôle de l’acide polysialique (PSA) dans le développement des synapses GABAergiques. PSA est un homopolymère de chaînons polysialylés en α-2,8, et est exclusivement lié à la molécule d’adhésion aux cellules neuronales (NCAM) dans les cerveaux de mammifères. PSA est impliqué dans plusieurs processus développementaux, y compris la formation et la plasticité des synapses glutamatergiques, mais son rôle dans les réseaux GABAergiques reste à préciser. Les données générées dans le laboratoire du Dr. Di Cristo démontrent que PSA est fortement exprimé post- natalement dans le néocortex des rongeurs, que son abondance diminue au cours du développement, et, faits importants, que son expression dépend de l’activité visuelle i et est inversement corrélée à la maturation des synapses GABAergiques. La présente propose de caractériser les mécanismes moléculaires régulant l’expression de PSA dans le néocortex visuel de la souris. Les enzymes polysialyltransférases ST8SiaII (STX) et ST8SiaIV (PST) sont responsables de la formation de la chaîne de PSA sur NCAM. En contrôlant ainsi la quantité de PSA sur NCAM, ils influenceraient le développement des synapses GABAergiques. Mon projet consiste à déterminer comment l’expression des polysialyltransférases est régulée dans le néocortex visuel des souris durant la période post-natale; ces données sont à la fois inconnues, et cruciales. Nous utilisons un système de cultures organotypiques dont la maturation des synapses GABAergiques est comparable au modèle in vivo. L’analyse de l’expression génique par qPCR a démontré que l’expression des polysialyltransférases diminue au cours du développement; une baisse majeure corrélant avec l’ouverture des yeux chez la souris. Nous avons de plus illustré pour la première fois que l’expression de STX, et non celle de PST, est activité-dépendante, et que ce processus requiert l’activation du récepteur NMDA, une augmentation du niveau de calcium intracellulaire et la protéine kinase C (PKC). Ces données démontrent que STX est l’enzyme régulant préférentiellement le niveau de PSA sur NCAM au cours de la période post-natale dans le cortex visuel des souris. Des données préliminaires d’un second volet de notre investigation suggèrent que l’acétylation des histones et la méthylation de l’ADN pourraient également contribuer à la régulation de la transcription de cette enzyme durant le développement. Plus d’investigations seront toutefois nécessaires afin de confirmer cette hypothèse. En somme, la connaissance des mécanismes par lesquels l’expression des ii polysialyltransférases est modulée est essentielle à la compréhension du processus de maturation des synapses GABAergiques. Ceci permettrait de moduler pharmacologiquement l’expression de ces enzymes; la sur-expression de STX et/ou PST pourrait produire une plus grande quantité de PSA, déstabiliser les synapses GABAergiques, et conséquemment, ré-induire la plasticité cérébrale.

Rôle des récepteurs glutamatergiques dans l'activité épileptiforme des interneurones inhibiteurs de l'hippocampe

Les patients atteints d'épilepsie du lobe temporal (TLE) ainsi que les rats injectés à l'acide kaïnique (KA) exhibent des patrons pathophysiologiques similaires de crises, de sclérose de l'hippocampe et de perte de certains types neuronaux. Parmi les cellules atteintes dans le modèle KA du TLE on retrouve certains interneurones inhibiteurs du CA1. En effet, certains interneurones des couches oriens et alveus (O/A-IN) meurent suite à une injection de KA chez le rat, contrairement aux interneurones à la bordure des couches radiatum et lacunosum/moleculare (R/LM-IN) de la même région. Bien que cette perte soit empêchée par des antagonistes des récepteurs glutamatergiques métabotropes de groupe I (mGluR1/5), la cause de cette perte sélective des O/A-INs reste à être précisée. Au cours des travaux de cette thèse, nous avons effectué des enregistrements de patch-clamp en configuration cellule-entière en modes courant- et voltage-imposé couplés à l'imagerie calcique pour étudier les causes de la vulnérabilité sélective des O/A-INs dans ce modèle. Dans un premier temps, nous avons évalué les effets d'une application aiguë de KA sur les propriétés membranaires et calciques pour voir s'il y avait des différences entre les O/A-INs et R/LM-INs qui pourraient expliquer la vulnérabilité. Nos résultats montrent que les dépolarisations et variations de résistance d'entrée ainsi que les augmentations de calcium intracellulaire, dépendantes principalement des récepteurs -amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxasole propionic acid (AMPA), sont similaires entre les deux types d'interneurones suite à des applications aigües de KA. Ceci indique que l'effet aigu du KA sur les interneurones ne serait pas la cause de la vulnérabilité des O/A-INs. Dans un second temps nous avons comparé l'implication des sous-types de récepteurs mGluR1 et 5 dans l'activité épileptiforme des deux types d'interneurones évoquée dans un modèle de tranche désinhibée. Dans ce cas, nos données montrent un rôle important des mGluR1 et 5 activés synaptiquement lors des décharges épileptiformes et ce, de manière spécifique aux O/A-INs. Les courants synaptiques sous-tendant ces décharges impliquent des récepteurs ionotropes et métabotropes du glutamate. En présence d'antagonistes des récepteurs ionotropes glutamatergiques, les courants synaptiques sont biphasiques et formés de composantes rapide et lente. Les récepteurs mGluR1 et 5 sont différemment impliqués dans ces composantes: les mGluR5 étant impliqués dans les composantes rapide et lente, et les mGluR1 que dans la composante lente. Ces résultats indiquent que les mGluR1 et 5 contribuent différemment à l'activité épileptiforme, et spécifiquement dans les O/A-INs, et pourraient donc être impliqués dans la vulnérabilité sélective de ces interneurones dans le modèle KA.

Expression of steroidogenic proteins and genes in bovine placenta from conventional and somatic cell nuclear transfer (SCNT) gestations

Pendant la grossesse, les hormones stéroïdes jouent un rôle indispensable dans la régulation des principales manifestations physiologiques telles que la reconnaissance maternelle de la gestation, la réceptivité de l'endomètre, le début du développement embryonnaire ainsi que le maintien de la gestation. Cependant, on sait très peu sur la production de ces hormones et les principaux facteurs des voies intracellulaires impliqués dans le processus de stéroïdogenèse dans le placenta bovin pendant les stades initiaux et plus avancés de la gestation. Par ailleurs, certaines anomalies du placenta chez les bovins suite à une mauvaise production de stéroïdes n'ont pas encore été démontrées. Les objectifs de cette thèse étaient donc de : 1) déterminer la présence et la localisation des principales protéines stéroïdiennes dans le placenta de bovins provenant de gestations de 50 à 120 jours, 2) comparer l'expression placentaire d'une série de gènes et de protéines stéroïdiennes entre une gestation impliquant un transfert de noyaux de cellules somatiques (SCNT) et une gestation non-clonale; 3) étudier l'impact des hormones trophiques et des seconds messagers sur la stéroïdogenèse dans le placenta bovin à 140 +10 jours de gestation. L’utilisation de techniques d’immunohistochimie, d’immunobuvardage et de PCR quantitatif nous a permis d’évaluer la présence d'un large éventail de gènes stéroïdiens (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 et SCARB1) qui participent au transport du cholestérol et dans la production de différents types de stéroïdes. Dans cette thèse, nous avons démontré la capacité du placenta bovin d’initier la stéroïdogenèse au début de la gestation et nous avons également déterminé les principales cellules impliquées dans ce processus. Nous avons constaté que les tissus maternels expriment les principaux marqueurs de stéroïdogenèse suggérant une plus grande capacité stéroïdogénique que les tissus fœtaux. En outre, un modèle d'expression des protéines complémentaires stéroïdogéniques entre la caroncule et le cotylédon a été observé, indiquant que la stéroïdogenèse placentaire exige une communication cellule à cellule entre les cellules de la mère et du fœtus. Après avoir démontré les principales cellules impliquées dans la synthèse des hormones stéroïdiennes dans le placenta bovin en début de gestation, nous avons ensuite étudié les modifications possibles de la stéroïdogenèse dans les tissus SCNT cotylédonaires à 40 jours de gestation. Nous avons identifié d'importantes modifications dans l'expression des gènes STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1, et SULT1E1. Conséquemment, nous postulons que l'expression réduite des gènes stéroïdiens peut provoquer une insuffisance de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes, ce qui pourrait contribuer à un développement anormal du placenta et du fœtus dans les gestations SCNT à court ou long terme. Finalement, nous avons développé un modèle efficace de culture d’explants de placentome qui nous a permis d'explorer les mécanismes sous-jacents spécifiques à la stéroïdogenèse placentaire. Nous avons exploré l'effet stimulant des hormones trophiques et différents messagers secondaires sur l'expression de différentes protéines stéroïdogéniques ainsi que le taux de progestérone (P4) dans les explants de placentome. En utilisant les techniques de RIA et de PCR quantitatif, nous avons constaté que même si les analogues de l'hormone lutéinisante (hCG) ont un effet stimulant sur plusieurs gènes stéroïdiens, le calcium ionophore est le principal modulateur dans la synthèse de la P4. Ces résultats suggèrent que dans le placenta bovin, la synthèse de la P4 est modulée principalement par l'afflux de calcium intracellulaire, et apparemment les nucléotides cycliques ne semblent pas contrôler ce processus. En conclusion, cette étude contribue de manière significative à une meilleure compréhension des mécanismes d'entraînement de la synthèse des stéroïdes placentaires au début de la gestation et permet aussi d’apporter de nouveaux éclairages sur l'importance des stéroïdes placentaires dans la régulation du développement du placenta et du fœtus.

Mode d’action moléculaire de la toxine anti-tumorale : PS1Aa2 du bacille de Thuringe

Les parasporines sont des toxines Cry du bacille de Thuringe actives contre des cellules tumorales. Ce travail montre que la parasporine PS1Aa2 (Cry31Aa2) forme des pores dans des membranes artificielles, comme de nombreuses toxines Cry. Ceux-ci ont plusieurs niveaux de conductance dont les plus fréquents étaient de 11, 16 et 21 pS dans une solution de 150 mM KCl. Nos résultats de microspectrofluorométrie avec la sonde Fura-2 montrent que la présence de la PS1Aa2 peut produire des augmentations du calcium intracellulaire, la plupart du temps sous la forme d’oscillations calciques et parfois des augmentations soutenues. Ces réponses ont été observées en présence et en absence de calcium extracellulaire, dans les lignées tumorales HeLa et HepG2 et dans la lignée non tumorale HEK 293. Bien que quelques études aient montré que le calcium semble intervenir dans leur mode d’action, de telles oscillations calciques n’ont jamais été décrites auparavant pour des toxines Cry. Les expériences ont dû être faites à des concentrations beaucoup plus élevées de toxine que prévues sur la base des résultats publiés de cytotoxicité. Malgré la présence des fragments identifiés auparavant comme actifs, sa faible efficacité semble liée à la présence d’ADN dans les préparations qui entraîne la précipitation de la protéine. Les travaux futurs sur cette toxine seraient donc grandement facilités par une amélioration de sa méthode de préparation.

Altération du couplage neurovasculaire par l'angiotensine II : évaluation du rôle de la signalisation calcique astrocytaire

Le couplage neurovasculaire (CNV) est un mécanisme d’homéostasie cérébrale régulant le débit sanguin cérébral (CBF) en fonction de l’activité neuronale. La manière dont il est altéré par l’angiotensine II (Ang II), une hormone synthétisée et relâchée dans la circulation systémique ou, alternativement, produite dans le cerveau grâce aux astrocytes, demeure à élucider. Ces cellules expriment le récepteur AT1 (rAT1) et participent à l’orchestration du CNV en relâchant des agents vasoactifs suivant la réponse calcique astrocytaire. Nous avons donc étudié le rôle de cette réponse dans l’altération du CNV induite par l’Ang II. Nous avons trouvé par fluxmétrie par laser Doppler que l’Ang II atténue (p<0.05) la réponse du CBF engendrée par l’activation des récepteurs métabotropes du glutamate du groupe I (mGluRI) du cortex chez la souris C57BL/6. De manière similaire, l’Ang II diminue l'élévation du CBF induite par la stimulation des vibrisses (p<0.05). Sur tranches de cerveaux en aiguë, la polarité de la réponse vasculaire induite par un agoniste mGluRI dans les artérioles parenchymateuses a été significativement renversée par l’Ang II de la vasodilatation vers la vasoconstriction. En parallèle, l’Ang II a augmenté les niveaux de calcium astrocytaire basaux et l’amplitude des réponses calciques (p<0.05). L’altération des réponses vasculaires et calciques maximales a été prévenue par le candesartan, antagoniste des rAT1. Nos résultats suggèrent que l’Ang II potentialise via les rAT1 la réponse calcique qui atteint un seuil favorisant la vasoconstriction par rapport à la vasodilatation, altérant ainsi l’augmentation du CBF en réponse à l’activité neuronale.

Funktionsanalysen der Domänen des Vacuolin B und die Rolle des filamentösen Actins am Vacuolin B-positiven Kompartiment im endocytotischen Transit in Dictyostelium discoideum

Ähnlich wie in Säugerzellen ist das neutrale Postlysosom in Dictyostelium discoideum von einem Coat aus filamentösem Actin umgeben. In dieser Arbeit wurde der Frage nach der Funktion dieses Actin-Cytoskeletts am späten Endosom nachgegangen. Hierzu wurde zunächst eine Analyse der Domänen des Vacuolin B durchgeführt, das als bisher spätester bekannter Marker im Endocytoseweg in Dictyostelium discoideum das neutrale, postlysosomale Kompartiment dekoriert. In einer Yeast Two Hybrid-Analyse wurden die Bereiche des Vacuolin B identifiziert, die für eine Selbst-Interaktion des Proteins notwendig und ausreichend sind. Es handelt sich dabei um die coiled-coil-Domäne und einen daran anschließenden, 18 Aminosäuren langen, alpha-helicalen Abschnitt. Diesem helicalen Bereich scheint die Funktion einer modifizierenden, die coiled-coil-Ausbildung vermittelnden oder initiierenden Faltungseinheit zuzukommen. Sie weist jedoch nicht die typischen Merkmale einer trigger-Helix auf. Lokalisationsuntersuchungen mit GFP-Deletionskonstrukten zeigten, dass es einen Zusammenhang zwischen Interaktionsfähigkeit und Bindung des Vacuolin an die Oberfläche später Endosomen gibt: Eine korrekte Lokalisation und Membranassoziation waren nur dann zu beobachten, wenn in der Yeast Two Hybrid-Analyse eine Interaktion nachgewiesen werden konnte. Es wurden die für die Lokalisation und Assoziation mit der vacuolären Membran notwendigen Sequenzbereiche identifiziert; diese waren jedoch nicht hinreichend. Vermutlich sind hierfür auch Sequenzen des N-Terminus notwendig. Die erhobenen Daten legen weiterhin eine Bedeutung der hydrophoben Domäne des Vacuolin B für die korrekte Faltung des Proteins nahe. Im Anschluss an die Domänenanalyse wurde Vacuolin dazu benutzt, durch Herstellung von Hybridproteinen Actin-interagierende Proteine gezielt an das späte Endosom zu transportieren. Es wurde deren Einfluss auf den lokalen Actin Coat und den endocytotischen Transit untersucht. Zwei Actin-bindende Proteine mit depolymerisierender Wirkung konnten im Rahmen dieser Arbeit getestet werden, nämlich Severin und Cofilin. Die Schwächung des lokalen Actin Coats durch das Vorhandensein von Severin an der späten Vacuole war nicht eindeutig festzustellen. Severin am Postlysosom führte nicht zu einer Veränderung der Transitkinetik von Flüssigphasenmarker. Allerdings konnte ein Defekt in der Phagocytose festgestellt werden. Es könnte hierbei ein Zusammenhang zwischen der Mobilisierung von intrazellulärem Calcium während der Partikelaufnahme und der Calcium-abhängigen Regulation der Severin-Aktivität bestehen. Das Hybridprotein aus Vacuolin und Cofilin zeigte neben einer Assoziation mit der vacuolären Membran auch eine Lokalisation im Cytoplasma und Cortex der Zellen. Mit der Lokalisation im Cytoplasma und Cortex korrelierte eine Veränderung der endocytotischen Aktivität. Das Vacuolin-Cofilin-Fusionsprotein am Postlysosom rief einen Verlust des lokalen Actin Coats hervor. Dies führte zu einer traubenförmigen Assoziation der späten Endosomen; exocytotische Parameter blieben jedoch unbeeinflusst. Aufgrund der hier erhobenen Daten kann vermutet werden, dass der Actin Coat am Postlysosom dazu dient, eine Agglutination dieser Endosomen zu inhibieren. Dies könnte ein Schutzmechanismus zum Ausschluss von Docking- und Fusionsereignissen sein.