La résistance à l’insuline en insuffisance rénale chronique et le risque de développer un diabète de type 2 : un cercle vicieux

L’insuffisance rénale chronique (IRC) est caractérisée par de multiples déséquilibres homéostatiques tels que la résistance à l’insuline. Peu d’études se sont intéressées aux mécanismes sous-jacents à cette résistance à l’insuline en IRC. De plus, il est méconnu si cette résistance à l’insuline peut mener au développement d’un diabète de type II chez des patients prédisposés. Dans un modèle d’IRC, le rat Sprague-Dawley (CD) néphrectomisé 5/6e, on observe une corrélation entre la gravité de l’atteinte rénale, évaluée par la créatinine sérique, et l’hyperglycémie, évaluée par la fructosamine sérique (R2 = 0.6982, p < 0.0001). Cependant, cet état hyperglycémique n’est pas observable lors d’une glycémie à jeun. Lors d’un test de tolérance au glucose, on observe une plus grande élévation de la glycémie (AUC 1.25 fois, p < 0.0001) chez le rat atteint d’IRC. Par contre, la sécrétion d’insuline au cours de ce même test n’augmente pas significativement (AUC ≈ 1.30 fois, N.S.) en comparaison aux rats témoins. Malgré une élévation des taux d’insuline en IRC suivant un bolus de glucose, les tissus périphériques ne montrent pas d’augmentation de la captation du glucose sanguin suggérant un défaut d’expression et/ou de fonction des transporteurs de glucose chez ces rats. En effet, on observe une diminution de ces transporteurs dans divers tissus impliqués dans le métabolisme du glucose tel que le foie (≈ 0.60 fois, p < 0.01) et le muscle (GLUT1 0.73 fois, p < 0.05; GLUT4 0.69 fois, p < 0.01). En conséquence, une diminution significative du transport insulinodépendant du glucose est observable dans le muscle des rats atteint d’IRC (≈ 0.63 fois, p < 0.0001). Puisque les muscles sont responsables de la majorité de la captation insulinodépendante du glucose, la diminution de l’expression du GLUT4 pourrait être associée à la résistance à l’insuline observée en IRC. La modulation de l’expression des transporteurs de glucose pourrait être à l’origine de la résistance à l’insuline en IRC. Cela dit, d’autres mécanismes peuvent aussi être impliqués. En dépit de cette importante perturbation du transport du glucose, nous n’avons pas observé de cas de diabète de type II chez le rat CD atteint d’IRC. Dans un modèle de rat atteint d’un syndrome métabolique, le rat Zucker Leprfa/fa, l’IRC provoque une forte hyperglycémie à jeun (1.5 fois, p < 0.0001). De plus, l’IRC chez le rat Zucker provoque une réponse glycémique (AUC 1.80 fois, p < 0.0001) exagérée lors d’un test de tolérance au glucose. Une forte résistance à l’insuline est mesurée au niveau des muscles puisque la dose usuelle d’insuline (2mU/mL) n’est pas suffisante pour stimuler la captation du glucose chez le rat Zucker atteint d’IRC. De plus, une modulation similaire des transporteurs de glucose peut être observée chez ces deux espèces. Par contre, environ 30% (p < 0.001) des rats Zucker atteints d’IRC avaient une glycosurie. L’IRC en soi ne mènerait donc pas au développement d’un diabète de type II. Par contre, lorsqu’une résistance à l’insuline est présente antérieurement au développement d’une IRC, cela pourrait précipiter l’apparition d’un diabète de type II chez ces patients prédisposés.

Influence de l’hypoxie dans la régulation du pH et les conséquences dans la progression tumorale et la résistance à la chimiothérapie

Résumé : La formation de métastases s’inscrit comme la finalité d’un processus darwinien dans lequel les cellules tumorales subissent des altérations génétiques et épigénétiques dans l’unique but de préserver un avantage prolifératif. L’environnement hypoxique, caractéristique des tumeurs solides, se révèle comme une pression de sélection et un facteur déterminant dans la progression tumorale. Face à l’hypoxie, une des adaptations majeures des cellules tumorales est le déséquilibre du pH cellulaire qui mène à la formation de métastases et à la résistance à la chimiothérapie. Cette thèse met en lumière de nouveaux liens moléculaires entre l’hypoxie et la régulation du pH dans des contextes d’invasion cellulaire et de chimiorésistance. Les échangeurs d’ions NHE1 et NHE6 sont au cœur de ces études où de nouveaux rôles dans la progression du cancer leur ont été attribués. Premièrement, nous avons observé l’influence de l’hypoxie sur la régulation de NHE1 par p90RSK et les conséquences fonctionnelles de cette interaction dans l’invasion cellulaire par les invadopodes. En conditions hypoxiques, NHE1 est activé par p90RSK résultant en une acidification extracellulaire. En modifiant le pH, NHE1 stimule la formation des invadopodes et la dégradation de la matrice extracellulaire. Ainsi, la phosphorylation de NHE1 par p90RSK en hypoxie apparaît comme un biomarqueur potentiel des cancers métastatiques. Peu étudié, le pH endosomal peut intervenir dans la chimiorésistance mais les mécanismes sont inconnus. Nous avons développé une méthode pour mesurer précisément le pH endosomal par microscopie. Ceci a permis d’illuminer un nouveau mécanisme de résistance induit par l’hypoxie et mettant en vedette l’échangeur NHE6. L’hypoxie favorise l’interaction de NHE6 avec RACK1 à la membrane plasmique empêchant la localisation endosomale de l’échangeur. Cette interaction mène à la séquestration de la doxorubicine dans des endosomes sur-acidifiés. Ces travaux mettent en évidence pour la première fois le rôle du pH endosomal et l’échangeur NHE6 comme des éléments centraux de la chimiorésistance induite par l’hypoxie. Cette thèse renforce donc l’idée voulant que les interactions entre les cellules tumorales et le microenvironnement hypoxique sont le « talon d’Achille » du cancer et la régulation du pH cellulaire est primordiale dans l’adaptation des cellules à l’hypoxie et l’instauration du phénotype malin du cancer. La découverte de nouveaux rôles pro-tumoraux pour NHE1 et NHE6 les placent à l’avant-plan pour le développement de stratégies thérapeutiques orientées contre la formation de métastases et la chimiorésistance.

De la reconstruction a l’augmentation du corps humain en medecine restaurative et en cybernetique

Aux confluences historiques et conceptuelles de la modernité, de la technologie, et de l’« humain », les textes de notre corpus négocient et interrogent de façon critique les possibilités matérielles et symboliques de la prothèse, ses aspects phénoménologiques et spéculatifs : du côté subjectiviste et conceptualiste avec une philosophie de la conscience, avec Merleau-Ponty ; et de l’autre avec les épistémologues du corps et historiens de la connaissance Canguilhem et Foucault. Le trope prometteur de la prothèse impacte sur les formations discursives et non-discursives concernant la reconstruction des corps, là où la technologie devient le corrélat de l’identité. La technologie s’humanise au contact de l’homme, et, en révélant une hybridité supérieure, elle phagocyte l’humain du même coup. Ce travail de sociologie des sciences (Latour, 1989), ou encore d’anthropologie des sciences (Hakken, 2001) ou d’anthropologie bioculturelle (Andrieu, 1993; Andrieu, 2006; Andrieu, 2007a) se propose en tant qu’exemple de la contribution potentielle que l’anthropologie biologique et culturelle peut rendre à la médecine reconstructrice et que la médecine reconstructrice peut rendre à la plastique de l’homme ; l’anthropologie biologique nous concerne dans la transformation biologique du corps humain, par l’outil de la technologie, tant dans son histoire de la reconstruction mécanique et plastique, que dans son projet d’augmentation bionique. Nous établirons une continuité archéologique, d’une terminologie foucaldienne, entre les deux pratiques. Nous questionnons les postulats au sujet des relations nature/culture, biologie/contexte social, et nous présentons une approche définitionnelle de la technologie, pierre angulaire de notre travail théorique. Le trope de la technologie, en tant qu’outil adaptatif de la culture au service de la nature, opère un glissement sémantique en se plaçant au service d’une biologie à améliorer. Une des clés de notre recherche sur l’augmentation des fonctions et de l’esthétique du corps humain réside dans la redéfinition même de ces relations ; et dans l’impact de l’interpénétration entre réalité et imaginaire dans la construction de l’objet scientifique, dans la transformation du corps humain. Afin de cerner les enjeux du discours au sujet de l’« autoévolution » des corps, les théories évolutionnistes sont abordées, bien que ne représentant pas notre spécialité. Dans le cadre de l’autoévolution, et de l’augmentation bionique de l’homme, la somation culturelle du corps s’exerce par l’usage des biotechnologies, en rupture épistémologique de la pensée darwinienne, bien que l’acte d’hybridation évolutionnaire soit toujours inscrit dans un dessein de maximisation bionique/génétique du corps humain. Nous explorons les courants de la pensée cybernétique dans leurs actions de transformation biologique du corps humain, de la performativité des mutilations. Ainsi technologie et techniques apparaissent-elles indissociables de la science, et de son constructionnisme social.

Galvanic replacement mediated transformation of Ag nanospheres into dendritic Au--Ag nanostructures in the ionic liquid [BMIM][BF4]

We demonstrate an unusual shape transformation of Ag nanospheres into {111}-oriented Au–Ag dendritic nanostructures by a galvanic replacement reaction in the ionic liquid (IL) 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate ([BMIM][BF4]).

Galvanic Replacement of Semiconductor Phase I CuTCNQ Microrods with KAuBr4 to Fabricate CuTCNQ/Au Nanocomposites with Photocatalytic Properties

In this study, the reaction of semiconductor microrods of phase I copper 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (CuTCNQ) with KAuBr4 in acetonitrile is reported. It was found that the reaction is redox in nature and proceeds via a galvanic replacement mechanism in which the surface of CuTCNQ is replaced with metallic gold nanoparticles. Given the slight solubility of CuTCNQ in acetonitrile, two competing reactions, namely CuTCNQ dissolution and the redox reaction with KAuBr4, were found to operate in parallel. An increase in the surface coverage of CuTCNQ microrods with gold nanoparticles occurred with an increased KAuBr4 concentration in acetonitrile, which also inhibited CuTCNQ dissolution. The reaction progress with time was monitored using UV−visible, FT-IR, and Raman spectroscopy as well as XRD and EDX analysis, and SEM imaging. The CuTCNQ/Au nanocomposites were investigated for their photocatalytic properties, wherein the destruction of Congo red, an organic dye, by simulated solar light was found dependent on the surface coverage of gold nanoparticles on the CuTCNQ microrods. This method of decorating CuTCNQ may open the possibility of modifying this and other metal-TCNQ charge transfer complexes with a host of other metals which may have significant applications.

Synthesis of CuTCNQ/Au microrods by galvanic replacement of semiconducting phase I CuTCNQ with KAuBr4 in aqueous medium

The spontaneous reaction between microrods of an organic semiconductor molecule, copper 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (CuTCNQ) with [AuBr4]− ions in an aqueous environment is reported. The reaction is found to be redox in nature which proceeds via a complex galvanic replacement mechanism, wherein the surface of the CuTCNQ microrods is replaced with metallic gold nanoparticles. Unlike previous reactions reported in acetonitrile, the galvanic replacement reaction in aqueous solution proceeds via an entirely different reaction mechanism, wherein a cyclical reaction mechanism involving continuous regeneration of CuTCNQ consumed during the galvanic replacement reaction occurs in parallel with the galvanic replacement reaction. This results in the driving force of the galvanic replacement reaction in aqueous medium being largely dependent on the availability of [AuBr4]− ions during the reaction. Therefore, this study highlights the importance of the choice of an appropriate solvent during galvanic replacement reactions, which can significantly impact upon the reaction mechanism. The reaction progress with respect to different gold salt concentration was monitored using Fourier transform infrared (FT-IR), Raman, and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), as well as XRD and EDX analysis, and SEM imaging. The CuTCNQ/Au nanocomposites were also investigated for their potential photocatalytic properties, wherein the destruction of the organic dye, Congo red, in a simulated solar light environment was found to be largely dependent on the degree of gold nanoparticle surface coverage. The approach reported here opens up new possibilities of decorating metal–organic charge transfer complexes with a host of metals, leading to potentially novel applications in catalysis and sensing.

Formation of nanostructured porous Cu-Au surfaces : the influence of cationic sites on (electro)-catalysis

The fabrication of nanostructured bimetallic materials through electrochemical routes offers the ability to control the composition and shape of the final material that can then be effectively applied as (electro)-catalysts. In this work a clean and transitory hydrogen bubble templating method is employed to generate porous Cu–Au materials with a highly anisotropic nanostructured interior. Significantly, the co-electrodeposition of copper and gold promotes the formation of a mixed bimetallic oxide surface which does not occur at the individually electrodeposited materials. Interestingly, the surface is dominated by Au(I) oxide species incorporated within a Cu2O matrix which is extremely effective for the industrially important (electro)-catalytic reduction of 4-nitrophenol. It is proposed that an aurophilic type of interaction takes place between both oxidized gold and copper species which stabilizes the surface against further oxidation and facilitates the binding of 4-nitrophenol to the surface and increases the rate of reaction. An added benefit is that very low gold loadings are required typically less than 2 wt% for a significant enhancement in performance to be observed. Therefore the ability to create a partially oxidized Cu–Au surface through a facile electrochemical route that uses a clean template consisting of only hydrogen bubbles should be of benefit for many more important reactions.

Exploiting the facile oxidation of evaporated gold films to drive electroless silver deposition for the creation of bimetallic Au/Ag surfaces

Gold is often considered as an inert material but it has been unequivocally demonstrated that it possesses unique electronic, optical, catalytic and electrocatalytic properties when in a nanostructured form.[1] For the latter the electrochemical behaviour of gold in aqueous media has been widely studied on a plethora of gold samples, including bulk polycrystalline and single-crystal electrodes, nanoparticles, evaporated films as well as electrodeposited nanostructures, particles and thin films.[1b, 2] It is now well-established that the electrochemical behaviour of gold is not as simple as an extended double-layer charging region followed by a monolayer oxide-formation/-removal process. In fact the so-called double-layer region of gold is significantly more complicated and has been investigated with a variety of electrochemical and surface science techniques. Burke and others[3] have demonstrated that significant processes due to the oxidation of low lattice stabilised atoms or clusters of atoms occur in this region at thermally and electrochemically treated electrodes which were confirmed later by Bond[4] to be Faradaic in nature via large-amplitude Fourier transformed ac voltammetric experiments. Supporting evidence for the oxidation of gold in the double-layer region was provided by Bard,[5] who used a surface interrogation mode of scanning electrochemical microscopy to quantify the extent of this process that forms incipient oxides on the surface. These were estimated to be as high as 20% of a monolayer. This correlated with contact electrode resistance measurements,[6] capacitance measurements[7] and also electroreflection techniques...

Simulation of Au particle interaction on graphene sheets

The interaction of Au particles with few layer graphene is of interest for the formation of the next generation of sensing devices(1). In this paper we investigate the coupling of single gold nanoparticles to a graphene sheet, and multiple gold nanoparticles with a graphene sheet using COMSOL Multiphysics. By using these simulations we are able to determine the electric field strength and associated hot-spots for various gold nanoparticle-graphene systems. The Au nanoparticles were modelled as 8 nm diameter spheres on 1.5 nm thick (5 layers) graphene, with properties of graphene obtained from the refractive index data of Weber(2) and the Au refractive index data from Palik(3). The field was incident along the plane of the sheet with polarisation tested for both s and p. The study showed strong localised interaction between the Au and graphene with limited spread; however the double particle case where the graphene sheet separated two Au nanoparticles showed distinct interaction between the particles and graphene. An offset was introduced (up to 4 nm) resulting in much reduced coupling between the opposed particles as the distance apart increased. Findings currently suggest that the graphene layer has limited interaction with incident fields with a single particle present whilst reducing the coupling region to a very fine area when opposing particles are involved. It is hoped that the results of this research will provide insight into graphene-plasmon interactions and spur the development of the next generation of sensing devices.

Optical coupling of Au nanoparticles on vertical graphenes to maximize SERS response

Gold particle interaction with few-layer graphenes is of interest for the development of numerous optical nanodevices. The results of numerical studies of the coupling of gold nanoparticles with few-layer vertical graphene sheets are presented. The field strengths are computed and the optimum nanoparticle configurations for the formation of SERS hotpots are obtained. The nanoparticles are modeled as 8 nm diameter spheres atop 1.5 nm (5 layers) graphene sheet. The vertical orientation is of particular interest as it is possible to use both sides of the graphene structure and potentially double the number of particles in the system. Our results show that with the addition of an opposing particle a much stronger signal can be obtained as well as the particle separation can be controlled by the number of atomic carbon layers. These results provide further insights and contribute to the development of next-generation plasmonic devices based on nanostructures with hybrid dimensionality.