Integrating receptor interactions and dynamics and Interference with endocrine disruptors in the mechanisms of action of PPAR nuclear receptors

Abstract Peroxisome Proliferator-Activated Receptors (PPARs) form a family of three nuclear receptors regulating important cellular and metabolic functions. PPARs control gene expression by directly binding to target promoters as heterodimers with the Retinoid X Receptor (RXR), and their transcriptional activity is enhanced upon activation by natural or pharmacological ligands. The binding of PPAR/RXR heterodimers on target promoters allows the anchoring of a series of coactivators and corepressors involved in promoter remodeling and the recruitment of the transcription machinery. The transcriptional output finally depends on a complex interplay between (i) the respective expression levels of PPARs, RXRs and of other nuclear receptors competing for DNA binding and RXR recruitment, (ii) the availability and the nature of PPAR and RXR ligands, (iii) the expression levels and the nature of the different coactivators and corepressors and (iv) the sequence and the epigenetic status of the promoter. Understanding how all these factors and signals integrate and fine-tune transcription remains a challenge but is necessary to understand the specificity of the physiological functions regulated by PPARs. The work presented herein focuses on the molecular mechanisms of PPAR action and aims at understanding how the interactions and mobility of the receptor modulate transcription in the physiological context of a living cell: Such observations in vivo rely on the use of engineered fluorescent protein chimeras and require the development and the application of complementary imaging techniques such as Fluorescence Recovery After Photobleaching (FRAP), Fluorescence Resonance Energy Transfer (FRET) and Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS). Using such techniques, PPARs are shown to reside solely in the nucleus where they are constitutively associated with RXR but transcriptional activation by ligand binding -does not promote the formation of sub-nuclear structures as observed with other nuclear receptors. In addition, the engagement of unliganded PPARs in large complexes of cofactors in living cells provides a molecular basis for their ligand-independent activity. Ligand binding reduces receptor diffusion by promoting the recruitment of coactivators which further enlarge the size of PPAR complexes to acquire full transcriptional competence. Using these molecular approaches, we deciphered the molecular mechanisms through which phthalates, a class of pollutants from the plastic industry, interfere with PPARγ signaling. Mono-ethyl-hexyl-phthalate (MEHP) binding induces the recruitment of a specific subset of cofactors and translates into the expression of a specific subset of target genes, the transcriptional output being strongly conditioned by the differentiation status of the cell. This selective PPARγ modulation induces limited adipogenic effects in cellular models while exposure to phthalates in animal models leads to protective effects on glucose tolerance and diet-induced obesity. These results demonstrate that phthalates influence lipid and carbohydrate metabolism through complex mechanisms which most likely involve PPARγ but also probably PPARα and PPARß, Altogether, the molecular and physiological demonstration of the interference of pollutants with PPAR action outlines an important role of chemical exposure in metabolic regulations. Résumé Les PPARs (Peroxisome Proliferator-Activated Receptors) forment une famille de récepteurs nucléaires qui régulent des fonctions cellulaires et métaboliques importantes. Les PPARs contrôlent l'expression des gènes en se liant directement à leurs promoteurs sous forme d'hétérodimères avec les récepteurs RXR (Retinoid X Receptor), et leur activité transcriptionnelle est stimulée par la liaison de ligands naturels ou pharmacologiques. L'association des hétérodimères PPAR/RXR avec les promoteurs des gènes cibles permet le recrutement de coactivateurs et de corépresseurs qui vont permettre le remodelage de la chromatine et le recrutement de la machinerie transcriptionnelle. Les actions transcriptionnelles du récepteur dépendent toutefois d'interactions complexes qui sont régulées par (i) le niveau d'expression des PPARs, des RXRs et d'autres récepteurs nucléaires entrant en compétition pour la liaison à l'ADN et l'association avec RXR, (ii) la disponibilité et la nature de ligands de PPAR et de RXR, (iii) les niveaux d'expression et la nature des différents coactivateurs et corépresseurs et (iv) la séquence et le marquage épigénétique des promoteurs. La compréhension des mécanismes qui permettent d'intégrer ces aspects pour assurer une régulation fine de l'activité transcriptionnelle est un défi qu'il est nécessaire de relever pour comprendre la spécificité des fonctions physiologiques régulées par les PPARs. Ce travail concerne l'étude des mécanismes d'action moléculaire des PPARs et vise à mieux comprendre comment les interactions du récepteur avec d'autres protéines ainsi que la mobilité de ce dernier régulent son activité transcriptionnelle dans le contexte physiologique des cellules vivantes. De telles observations reposent sur l'emploi de protéines fusionnées à des protéines fluorescentes ainsi que sur le développement et l'utilisation de techniques d'imagerie complémentaires telles que le FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching), le FRET (Fluorescence Resonance Energy Transfer) ou la FCS (Fluorescence Corrélation Spectroscopy). En appliquant ces méthodes, nous avons pu montrer que les PPARs résident toujours dans le noyau où ils sont associés de manière constitutive à RXR, mais que l'ajout de ligand n'induit pas la formation de structures sub-nucléaires comme cela a pu être décrit pour d'autres récepteurs nucléaires. De plus, les PPARs sont engagés dans de larges complexes protéiques de cofacteurs en absence de ligand, ce qui procure une explication moléculaire à leur activité ligand-indépendante. La liaison du ligand réduit la vitesse de diffusion du récepteur en induisant le recrutement de coactivateurs qui augmente encore plus la taille des complexes afin d'acquérir un potentiel d'activation maximal. En utilisant ces approches moléculaires, nous avons pu caractériser les mécanismes permettant aux phtalates, une classe de polluants provenant de l'industrie plastique, d'interférer avec PPARγ. La liaison du mono-ethyl-hexyl-phtalate (NERF) à PPARγ induit un recrutement sélectif de cofacteurs, se traduisant par l'induction spécifique d'un sous-ensemble de gènes qui varie en fonction du niveau de différentiation cellulaire. La modulation sélective de PPARγ par le MEHP provoque une adipogenèse modérée dans des modèles cellulaires alors que l'exposition de modèles animaux aux phtalates induit des effets bénéfiques sur la tolérance au glucose et sur le développement de l'obésité. Toutefois, les phtalates ont une action complexe sur le métabolisme glucido-lipidique en faisant intervenir PPARγ mais aussi probablement PPARα et PPARß. Cette démonstration moléculaire et physiologique de l'interférence des polluants avec les récepteurs nucléaires PPAR souligne un rôle important de l'exposition à de tels composés dans les régulations métaboliques.

Traiter ou ne pas traiter?

La décision de traiter ou non repose sur le risque fracturaired'un patient, son adhésion à la prise en charge, l'efficacité dutraitement et son profil d'effets indésirables, et sur le remboursementde ce dernier. Différents algorithmes, dont l'outil FRAX,permettent d'évaluer le risque fracturaire. Ce dernier outil aquelques limites: absence de quantification du type de fracturesantérieures, mauvaise appréciation du risque lié à une corticothérapiesystémique active, absence de validation prospective.Le seuil thérapeutique peut être fixe indépendant de l'âgeou varier avec l'âge. Les analyses coût-efficacité montrent quepour un même profil de risque, plus la personne est âgée, plusgrand est le bénéfice économique. Le jugement clinique peutnous guider dans certaines situations. La fracture non traumatique,l'âge avancé, la corticothérapie, un T-score abaissé sontles principaux facteurs de risque utilisés en pratique. Dans l'approchediagnostique, la recherche de la fracture vertébrale sousjacenteest impérative, idéalement par IVA. Les quelques exemplesci-dessous montrent les limites des algorithmes et dujugement clinique.Sans facteur de risque pour l'ostéoporose, mais avec un T-scoreà -3.2 DS, à quel âge va-t-on débuter un traitement chez cettefemme ? Avant ou après 60 ans ? Certaines situations cliniquessemblent claires et posent l'indication à traiter: la fracture de lahanche, la fracture vertébrale spontanée, la corticothérapie aulong cours. Mais si pour ces trois situations la densitométrieosseuse donne un T-score à -0.5 DS, ou si le patient a 35 ans,est-ce que chaque clinicien sera d'accord de traiter ? On saitpar exemple que le risque fracturaire sous corticothérapie aulong cours semble faible chez la femme préménopausée et chezl'homme avant 50 ans. Que faire après une fracture du poignetà 50 ans : ne pas traiter si le T-score est à -1.5 DS et traiter si leT-score est à -3 DS ? L'antécédent de fracture du poignet n'estpas un facteur de risque aussi fort de la fracture subséquenteque la hanche, la vertèbre ou l'humérus. Et chez cette femme de80 ans ayant eu une fracture de côte sur un effort de toux, avecun T-score à -2.5 DS ? Ou cette autre femme de 83 ans, sansfacteur de risque particulier pour l'ostéoporose mais avec unT-score à -3.1 DS ? Ces deux dernières femmes bénéficient d'untraitement en terme économique et le praticien respecte les indicationsau remboursement. Mais certains modèles préconisentde ne pas traiter les personnes très âgées si leur risque fracturairen'est pas très élevé.Dans toutes ces situations, le partage de la décision entre lepraticien et son patient prime sur les éventuelles propositionsissues d'algorithmes qui doivent encore être améliorés.

Exposition aux particules fines/ultrafines et effets sur la santé chez les mécaniciens

Une hypgothèse permettant d'expliquer l'effet néfaste des particules sur la santé serait que les particules agiraient par l'intermédiaire d'espèces oxydantes qui attaqueraient l'ADN ou les lipides constituant les membranes cellulaires. Les antioxydants présents dans les cellules/organes réduiraient ces effets. Une étude effectuée dans différents atteliers mécaniques a permis de constater un effet biologique chez les mécaniciens malgré le fait qu'ils étaient exposés à des concentrations inférieures aux VME. La concentration urinaire d'un composé mesurant les atteintes oxydantes sur l'ADN a augmenté durant deux journées consécutives de travail. Les niveaux d'antioxydants ont aussi augmenté, indiquant une activation des processus de défense individuels. Les résultats confirment aussi l'importance du fer, du cuivre et duNOx ainsi que des propriétés chimiques de surface des particules dans l'induction de réactions d'oxydation sur des constituants biologiques.

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

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

Neuroprotection in cerebral ischemia with XG-102, a new peptide inhibitor of JNK

Abstract Stroke or cerebrovascular accident, whose great majority is of ischemic nature, is the third leading cause of mortality and long lasting disability in industrialised countries. Resulting from the loss of blood supply to the brain depriving cerebral tissues of oxygen and glucose, it induces irreversible neuronal damages. Despite the large amount of research carried out into the causes and pathogenic features of cerebral ischemia the progress toward effective treatments has been poor. Apart the clot-busting drug tissue-type plasminogen activator (tPA) as effective therapy for acute stroke (reperfusion by thrombolysis) but limited to a low percentage of patients, there are currently no other approved medical treatments. The need for new therapy strategies is therefore imperative. Neuronal death in cerebral ischemia is among others due to excitotoxic mechanisms very early after stroke onset. One of the main involved molecular pathways leading to excitotoxic cell death is the c-Jun NH2-terminal kinase (JNK) pathway. Several studies have already shown the efficacy of a neuroprotective agent of a new type, a dextrogyre peptide synthesized in the retro inverso form (XG102, formerly D-JNKI1), which is protease-resistant and cell-penetrating and that selectively and strongly blocks the access of JNK to many of its targets. A powerful protection was observed with this compound in several models of ischemia (Borsello et al. 2003;Hirt et al. 2004). This chimeric compound, made up of a 10 amino acid TAT transporter sequence followed by a 20 amino acids JNK binding domain (JBD) sequence from JNK inhibitor protein (JIP) molecule, induced both a major reduction in lesion size and improved functional outcome. Moreover it presents a wide therapeutic window. XG-102 has proved its powerful efficacy in an occlusion model of middle cerebral artery in mice with intracérebroventricular (i.c.v.) injection but in order to be able to consider the development of this drug for human ischemic stroke it was therefore necessary to determine the feasibility of its systemic administration. The studies being the subject of this thesis made it possible to show a successful neuroprotection with XG-102 administered systemically after transient mouse middle cerebral artery occlusion (MCAo). Moreover our data. provided information about the feasibility to combine XG-102 with tPA without detrimental action on cell survival. By combining the benefits from a reperfusion treatment with the effects of a neuroprotective compound, it would represent the advantage of bringing better chances to protect the cerebral tissue. Résumé L'attaque cérébrale ou accident vasculaire cérébral, dont la grande majorité est de nature ischémique, constitue la troisième cause de mortalité et d'infirmité dans les pays industrialisés. Résultant de la perte d'approvisionnement de sang au cerveau privant les tissus cérébraux d'oxygène et de glucose, elle induit des dommages neuronaux irréversibles. En dépit du nombre élevé de recherches effectuées pour caractériser les mécanismes pathogènes de l'ischémie. cérébrale, les progrès vers des traitements efficaces restent pauvres. Excepté l'activateur tissulaire du plasminogène (tPA) dont le rôle est de désagréger les caillots sanguins et employé comme thérapie efficace contre l'attaque cérébrale aiguë (reperfusion par thrombolyse) mais limité à un faible pourcentage de patients, il n'y a actuellement aucun autre traitement médical approuvé. Le besoin de nouvelles stratégies thérapeutiques est par conséquent impératif. La mort neuronale dans l'ischémie cérébrale est entre autres due à des mécanismes excitotoxiques survenant rapidement après le début de l'attaque cérébrale. Une des principales voies moléculaires impliquée conduisant à la mort excitotoxique des cellules est la voie de la c-Jun NH2terminal kinase (JNK). Plusieurs études ont déjà montré l'efficacité d'un agent neuroprotecteur d'un nouveau type, un peptide dextrogyre synthétisé sous la forme retro inverso (XG-102, précédemment D-JNKI1) résistant aux protéases, capable de pénétrer dans les cellules et de bloquer sélectivement et fortement l'accès de JNK à plusieurs de ses cibles. Une puissante protection a été observée avec ce composé dans plusieurs modèles d'ischémie (Borsello et al. 2003;Hirt et al. 2004). Ce composé chimérique, construit à partir d'une séquence TAT de 10 acides aminés suivie par une séquence de 20 acides aminés d'un domaine liant JNK (JBD) issu de la molécule JNK protéine inhibitrice. (JIP), induit à la fois une réduction importante de la taille de lésion et un comportement fonctionnel amélioré. De plus il présente une fenêtre thérapeutique étendue. XG-102 a prouvé sa puissante efficacité dans un modèle d'occlusion de l'artère cérébrale moyenne chez la souris avec injection intracerebroventriculaire (i.c.v.) mais afin de pouvoir envisager le développement de ce composé pour l'attaque cérébrale chez l'homme, il était donc nécessaire de déterminer la faisabilité de son administration systémique. Les études faisant l'objet de cette thèse ont permis de montrer une neuroprotection importante avec XG-102 administré de façon systémique après l'occlusion transitoire de l'artère cérébrale moyenne chez la souris (MCAo). De plus nos données ont fourni des informations quant à la faisabilité de combiner XG-102 et tPA, démontrant une protection efficace par XG-102 malgré l'action nuisible du tPA sur la survie des cellules. En combinant les bénéfices de la reperfusion avec les effets d'un composé neurooprotecteur, cela représenterait l'avantage d'apporter des meilleures chances de protéger le tissu cérébral.

Effets secondaires meconnus des glucocorticoi'des: prevention et traitement spécifiques requis [Some less well known side effects of glucocorticoids: specific prevention and treatment?]

Steroid treatment is required in many clinical settings and if prolonged can be associated with serious side effects. Certain less well-known side effects may require specific prevention, diagnosis and treatment. The risk of developing hyperglycemia, psychiatric disorders and opportunistic infections associated with immunosuppression is often forgotten. We present herein some evidence on the prevalence, preventive measures and treatment of some of these side effects. Large controlled trials are lacking and do not allow to provide strong recommendations. Nevertheless, we try to provide some suggestions based on a review of the literature.

Réhabilitation multidisciplinaire dans la lombalgie chronique : effets à long terne sur la capacité de travail

Introduction. - La lombalgie chronique reste une pathologie chère incluant les coûts directs et indirects. Les patients coûtant le plus sont ceux ayant un arrêt de travail de plus de 6 mois. Avec le temps, il devient de plus en plus difficile à remettre ces personnes au travail. Devant cette situation de nombreuses possibilités de traitement existent, mais plus que le temps court un programme de réhabilitation interdisciplinaire a les meilleures chances de fonctionner. Le but étant en traitant la personne déconditionnée, à la ramener au travail. Le but de cette étude a été d'étudier le retour au travail, en considérant les changements sur le plan psychologique et l'état de travail avant. Patients et Méthodes. - Nous avons étudié les résultats de 300 de nos patients ayant accompli un programme interdisciplinaire et qui ont été suivis sur 24 mois. Le programme consistait en entraînement physique, de work hardening le tout dans un contexte cognitivecomportemental. Nous avons analysé la relation entre la capacité de travail et sa corrélation avec différents questionnaires de la douleur (VAS, Oswestry ; Roland - Morris, Dallas pain questionnaire ; SF-36, HADS and FABQ). Résultats. - Le 1er facteur a été la capacité de travail, en le comparant avant le travail et à 24 mois après avoir accompli le programme. Il y avait une claire augmentation la faisant passer de 48 % à 80,4 % (p < 0,01). Associé à cette constatation, nous avons observé une réelle diminution dans les appréhensions et dans la douleur sur le plan fonctionnel. IL y avait aussi une relation entre une augmentation de la capacité de travail et une diminution dans les questionnaires fonctionnels, avec p. ex. Un Oswestry passant de 36 % à 14 % à 24 mois. Le retour au travail n'était pas lié à une amélioration des capacités physiques, mais dans une diminution de l'appréhension. Conclusion. - Dans le cadre de la lombalgie chronique, avec des absentéismes répétés, un programme de réhabilitation interdisciplinaire amenant un retour au travail de 72 % des patients avec un taux moyen à 80,4 %, doit être vu comme un moyen positif à traiter ses patients. La corrélation se retrouvait dans la partie psychologique, avec moins d'appréhension et une augmentation des valeurs de la SF 36. En fait, une amélioration de la confidence corporelle reste primordial dans les programmes de restauration fonctionnel, nettement mieux qu'en ciblant que la douleur.