Severe postoperative complications adversely affect long-term survival after r1 resection for pancreatic head adenocarcinoma.

BACKGROUND: Survival after pancreatic head adenocarcinoma surgery is determined by tumor characteristics, resection margins, and adjuvant chemotherapy. Few studies have analyzed the long-term impact of postoperative morbidity. The aim of the present study was to assess the impact of postoperative complications on long-term survival after pancreaticoduodenectomy for cancer. METHODS: Of 294 consecutive pancreatectomies performed between January 2000 and July 2011, a total of 101 pancreatic head resections for pancreatic ductal adenocarcinoma were retrospectively analyzed. Postoperative complications were classified on a five-grade validated scale and were correlated with long-term survival. Grade IIIb to IVb complications were defined as severe. RESULTS: Postoperative mortality and morbidity were 5 and 57 %, respectively. Severe postoperative complications occurred in 16 patients (16 %). Median overall survival was 1.4 years. Significant prognostic factors of survival were the N-stage of the tumor (median survival 3.4 years for N0 vs. 1.3 years for N1, p = 0.018) and R status of the resection (median survival 1.6 years for R0 vs. 1.2 years for R1, p = 0.038). Median survival after severe postoperative complications was decreased from 1.9 to 1.2 years (p = 0.06). Median survival for N0 or N1 tumor or after R0 resection was not influenced by the occurrence and severity of complications, but patients with a R1 resection and severe complications showed a worsened median survival of 0.6 vs. 2.0 years without severe complications (p = 0.0005). CONCLUSIONS: Postoperative severe morbidity per se had no impact on long-term survival except in patients with R1 tumor resection. These results suggest that severe complications after R1 resection predict poor outcome.

Dexamethasone induces posttranslational degradation of GLUT2 and inhibition of insulin secretion in isolated pancreatic beta cells. Comparison with the effects of fatty acids.

GLUT2 expression is strongly decreased in glucose-unresponsive pancreatic beta cells of diabetic rodents. This decreased expression is due to circulating factors distinct from insulin or glucose. Here we evaluated the effect of palmitic acid and the synthetic glucocorticoid dexamethasone on GLUT2 expression by in vitro cultured rat pancreatic islets. Palmitic acid induced a 40% decrease in GLUT2 mRNA levels with, however, no consistent effect on protein expression. Dexamethasone, in contrast, had no effect on GLUT2 mRNA, but decreased GLUT2 protein by about 65%. The effect of dexamethasone was more pronounced at high glucose concentrations and was inhibited by the glucocorticoid antagonist RU-486. Biosynthetic labeling experiments revealed that GLUT2 translation rate was only minimally affected by dexamethasone, but that its half-life was decreased by 50%, indicating that glucocorticoids activated a posttranslational degradation mechanism. This degradation mechanism was not affecting all membrane proteins, since the alpha subunit of the Na+/K+-ATPase was unaffected. Glucose-induced insulin secretion was strongly decreased by treatment with palmitic acid and/or dexamethasone. The insulin content was decreased ( approximately 55 percent) in the presence of palmitic acid, but increased ( approximately 180%) in the presence of dexamethasone. We conclude that a combination of elevated fatty acids and glucocorticoids can induce two common features observed in diabetic beta cells, decreased GLUT2 expression, and loss of glucose-induced insulin secretion.

Pancreatic Trauma in Children

Objectives and Study: To document the demographics, mechanisms and outcome of traumatic pancreatitis in children at a single large tertiary referral centre in Australia. Methods: We undertook a 10-year retrospective audit of children admitted to the Royal Children's Hospital [RCH], Melbourne, Australia with a hospital coded diagnosis which included pancreatic injury between 1993 and 2002. Data included patient demographics, source of admission, mechanism of injury, pancreatic complications, associated injuries, Intensive Care Unit [ICU] admission, results of any operative findings, results of any acute computed tomography (CT) and/or ultrasound (US) imaging of pancreas, selected laboratory findings and length of stay. Results: We identified two distinct groups of patients in the 91 documented cases of pancreatic trauma (median age 8.0 yr, range 0.6-15.8 yr; M:F 2.5:1.0). Fifty-nine had a history of abdominal trauma and elevated serum lipase but no CT or ultrasound evidence of pancreatic injury (Group A). Thirty-two had a history of abdominal trauma, elevated serum lipase but also had CT scan and/or ultrasound evidence of pancreatic injury[Group B]. Patients with ''less severe'' injury based on normal imaging had a lower initial lipase level [Group A, median 651 U/L (interquartile range 520 - 1324) vs, Group B, 1608 U/L (interquartile range 680-3526); P = 0.005] and shorter admission time [Group A, 9.0 days (interquartile range 5.5-15.5) vs Group B, 13.4 days (interquartile range 6.8 - 23.8), P = 0.04]. There were no differences with respect to mortality [Group A, 13.5 % vs Group B, 12.5 %] but patients with evidence of injury on imaging were more likely to have surgical intervention [P = 0.0001]. The single most important overall cause of pancreatic trauma was involvement in a motor vehicle accident as a passenger or pedestrian. However, in children with high-grade ductal injury, bicycle handlebar injuries were most common. Associated injuries were common in both groups. Conclusion: Significant pancreatic injury can occur in the absence of abnormality on medical imaging. Pancreatic trauma commonly occurs in the context of multiple injuries after motor vehicle accidents in children and bicycle handlebar injuries, especially in boys. Most children can be treated conservatively, with surgical intervention being limited to high-grade ductal injury.

Mutations leading to X-linked hypohidrotic ectodermal dysplasia affect three major functional domains in the tumor necrosis factor family member ectodysplasin-A.

Mutations in the epithelial morphogen ectodysplasin-A (EDA), a member of the tumor necrosis factor (TNF) family, are responsible for the human disorder X-linked hypohidrotic ectodermal dysplasia (XLHED) characterized by impaired development of hair, eccrine sweat glands, and teeth. EDA-A1 and EDA-A2 are two splice variants of EDA, which bind distinct EDA-A1 and X-linked EDA-A2 receptors. We identified a series of novel EDA mutations in families with XLHED, allowing the identification of the following three functionally important regions in EDA: a C-terminal TNF homology domain, a collagen domain, and a furin protease recognition sequence. Mutations in the TNF homology domain impair binding of both splice variants to their receptors. Mutations in the collagen domain can inhibit multimerization of the TNF homology region, whereas those in the consensus furin recognition sequence prevent proteolytic cleavage of EDA. Finally, a mutation affecting an intron splice donor site is predicted to eliminate specifically the EDA-A1 but not the EDA-A2 splice variant. Thus a proteolytically processed, oligomeric form of EDA-A1 is required in vivo for proper morphogenesis.

Characterization of pancreatic NMDA receptors as possible drug targets for diabetes treatment.

In the nervous system, NMDA receptors (NMDARs) participate in neurotransmission and modulate the viability of neurons. In contrast, little is known about the role of NMDARs in pancreatic islets and the insulin-secreting beta cells whose functional impairment contributes to diabetes mellitus. Here we found that inhibition of NMDARs in mouse and human islets enhanced their glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) and survival of islet cells. Further, NMDAR inhibition prolonged the amount of time that glucose-stimulated beta cells spent in a depolarized state with high cytosolic Ca(2+) concentrations. We also noticed that, in vivo, the NMDAR antagonist dextromethorphan (DXM) enhanced glucose tolerance in mice, and that in vitro dextrorphan, the main metabolite of DXM, amplified the stimulatory effect of exendin-4 on GSIS. In a mouse model of type 2 diabetes mellitus (T2DM), long-term treatment with DXM improved islet insulin content, islet cell mass and blood glucose control. Further, in a small clinical trial we found that individuals with T2DM treated with DXM showed enhanced serum insulin concentrations and glucose tolerance. Our data highlight the possibility that antagonists of NMDARs may provide a useful adjunct treatment for diabetes.

Tomosyn-1 is involved in a post-docking event required for pancreatic beta-cell exocytosis.

Although the assembly of a ternary complex between the SNARE proteins syntaxin-1, SNAP25 and VAMP2 is known to be crucial for insulin exocytosis, the mechanisms controlling this key event are poorly understood. We found that pancreatic beta-cells express different isoforms of tomosyn-1, a syntaxin-1-binding protein possessing a SNARE-like motif. Using atomic force microscopy we show that the SNARE-like domain of tomosyn-1 can form a complex with syntaxin-1 and SNAP25 but displays binding forces that are weaker than those observed for VAMP2 (237+/-13 versus 279+/-3 pN). In pancreatic beta-cells tomosyn-1 was found to be concentrated in cellular compartments enriched in insulin-containing secretory granules. Silencing of tomosyn-1 in the rat beta-cell line INS-1E by RNA interference did not affect the number of secretory granules docked at the plasma membrane but led to a reduction in stimulus-induced exocytosis. Replacement of endogenous tomosyn-1 with mouse tomosyn-1, which differs in the nucleotide sequence from its rat homologue and escapes silencing, restored a normal secretory rate. Taken together, our data suggest that tomosyn-1 is involved in a post-docking event that prepares secretory granules for fusion and is necessary to sustain exocytosis of pancreatic beta-cells in response to insulin secretagogues.

Protection of pancreatic beta-cells by high density lipoproteins

SUMMARYThe incidence of type 2 diabetes (T2D) is increasing worldwide and is linked to the enhancement of obesity. The principal cause of T2D development is insulin resistance, which lead to the increase of insulin production by the pancreatic beta-cells. In a pathological environment, namely dyslipidaemia, hyperglycaemia and inflammation, beta-cell compensation will fail in more vulnerable cells and diabetes will occur. High Density Lipoproteins (HDLs), commonly named "good cholesterol" are known to be atheroprotective. Low levels of HDLs are associated with increased prevalence of cardiovascular disease but are also an independent risk factor for the development of T2D. HDLs were demonstrated to protect pancreatic beta-cells against several stresses. However the molecular mechanisms of the protection are unknown and the objectives of this work were to try to elucidate the way how HDLs protect. The first approach was a broad screening of genes regulated by the stress and HDLs. A microarray analysis was performed on beta-cells stressed by serum deprivation and rescued by HDLs. Among the genes regulated, we focused on 4E-BP1, a cap-dependent translational inhibitor. In addition, HDLs were also found to protect against several other stresses.Endoplasmic reticulum (ER) stress is a mechanism that may play a role in the onset of T2D. The unfolded protein response (UPR) is a physiological process that aims at maintaining ER homeostasis in conditions where the protein folding and secretion is perturbed. Specific signalling pathways are involved in the increase of folding, export and degradation capacity of the ER. However, in case where the stress is prolonged, this mechanism turns to be pathological, by inducing cell death effector pathways, leading to beta-cell apoptosis. In our study, we discovered that HDLs were protective against ER stress induced by drugs and physiological stresses such as saturated free fatty acids. HDLs protected beta-cells by promoting ER homeostasis via the improvement of the folding and trafficking od proteins from the ER to the Golgi apparatus.Altogether our results suggest that HDLs are important for beta-cell function and survival, by protecting them from several stresses and acting on ER homeostasis. This suggests that attempt in keeping normal HDLs levels or function in patients is crucial to lessen the development of T2D.RÉSUMÉL'incidence du diabète de type 2 est en constante augmentation et est fortement liée à l'accroissement du taux d'obésité. La cause principale du diabète de type 2 est la résistance à l'insuline, qui entraîne une surproduction d'insuline par les cellules bêta pancréatiques. Dans un environnement pathologique associé à l'obésité (dyslipidémie, hyperglycémie et inflammation), les cellules bêta les plus vulnérables ne sont plus capables de compenser en augmentant leur production d'insuline, dysfonctionnent, ce qui conduit à leur mort par apoptose. Les lipoprotéines de hautes densités (HDLs), communément appelées (( bon cholestérol », sont connues pour leurs propriétés protectrices contre l'athérosclérose. Des niveaux bas de HDLs sanguins sont associés au risque de développer un diabète de type 2. Les HDLs ont également montré des propriétés protectrices contre divers stresses dans la cellule bêta. Cependant, les mécanismes de protection restent encore inconnus et l'objectif de ce travail a été d'investiguer les mécanismes moléculaires de protection des HDLs. La première approche choisie a été une étude du profil d'expression génique par puce à ADN afin d'identifier les gènes régulés par le stress et les HDLs. Parmi les gènes régulés, notre intérêt s'est porté sur 4E-BP1, un inhibiteur de la traduction coiffe- dépendante, dont l'induction par le stress était corrélée avec une augmentation de l'apoptose. Suite à cette étude, les HDLs ont également montrés un rôle protecteur contre d'autres stresses. Il s'agit particulièrement du stress du réticulum endoplasmique (RE), qui est un mécanisme qui semble jouer un rôle clé dans le développement du diabète. L'UPR (« Unfolded Protein Response ») est un processus physiologique tendant à maintenir l'homéostasie du réticulum endoplasmique, organelle prépondérante pour la fonction des cellules sécrétrices, notamment lorsqu'elle est soumise à des conditions extrêmes telles que des perturbations de la conformation tertiaire des protéines ou de la sécrétion. Dans ces cas, des voies de signalisation moléculaires sont activées, ce qui mène à l'exportation des protéines mal repliées, à leur dégradation et à l'augmentation de l'expression de chaperonnes capables d'améliorer le repliement des protéines mal formées. Toutefois, en cas de stress persistant, ce mécanisme de protection s'avère être pathologique. En induisant des voies de signalisation effectrices de l'apoptose, il conduit finalement au développement du diabète. Dans cette étude, nous avons démontré que les HDLs étaient capables de protéger la cellule bêta contre le stress du RE induits par des inhibiteurs (thapsigargine, tunicamycine) ou des stresses physiologiques tels que les acides gras libres. Les HDLs ont la capacité d'améliorer l'homéostasie du RE, notamment en favorisant le repliement et le transfert des protéines du RE à l'appareil de Golgi.En résumé, ces données suggèrent que les HDLs sont bénéfiques pour la survie des cellules bêta soumises à des stresses impliqués dans le développement du diabète, notamment en restaurant l'homéostasie du RE. Ces résultats conduisent à soutenir que le maintien des taux de cholestérol joue un rôle important dans la limitation de l'incidence du diabète.

Mécanisme moléculaire de protection des HDLs contre le stress du réticulum endoplasmique dans la cellule beta pancréatique. [Molecular mechanisms of HDLs to protect against the endoplasmic reticulum stress in pancreatic beta cell.]

Introduction: Les particules de HDL (High Density Lipoproteins) ont des fonctions très diverses notamment anti-inflamatoires, anti-apoptotiques ou anti-oxydatives. Chez les patients diabétiques, les niveaux de HDLs sont bas, les prédisposants ainsi à un risque élévé à développer une maladie cardiovasculaire. Sachant que le s HDLs ont également un effet protecteur sur la cellule beta, le but de cette étude est dinvestigué les mécanismes moléculaires de cette protection contre le stress du réticulum, stress qui contriubue au développement du diabéte de type 2. Résultats: La thapsigargine et la tunicamycine induisent lapoptose en induisant un stress dans le réticulum endoplasmique (RE) par un mauvais repliement des protéines dans le RE, ainsi que l'activation de l'UPR (Unfolded Protein Respons) avec trois voies communes de signalisation intracellulaire (IRE1, PREK et ATF6). Ces voix veillent tout d'abord à augmenter la capacité de repliement des protéines et le cas échéant à lapoptose. Nos résultats montrent que les HDLs sont capable d'inhuber lapoptose induite par la thapsigargine et la tunicamycine dans les MIN6. Dans le cas du traitement avec la thapsigargine, plusieurs marqueurs des voix UPR sont bloqués en présence des HDLs, suggérant que l'effet anti-apoptotiques des HDLs s'exerce au niveau ou en amont du RE. Les HDLS par contre ne bloquent par la sortie de calcium du RE induite par la thapsigargine ce qui indique que les HDLs n'interfèrent pas avec l'action de cette drogue sur sa cible (SERCA). Dans le cas de la la tunicamycine, les HDLs ne bloquent pas, ou très légèrement, l'activation des voix de l'UPR. La protection induite par les HDLs contre la mort engendrée par la tunicamycine s'sexerce dont apparement en aval de l'UPR et reste à être déterminer. Conclusions: Nos données suggérent que les HDLs sont capable de protéger la cellule beta contre le stress du réticulum mais apparement de façon différente selon les modalités d'inductions de ce stress.

Potential target antigens for immunotherapy in human pancreatic cancer.

BACKGROUND: To be effective and selective, immunotherapy ideally targets specifically tumor cells and spares normal tissues. Identification of tumor specific antigens is a prerequisite to establish an effective immunotherapy. Still very little is known about the expression of tumor-related antigens in pancreatic neoplasms. Cancer Testis antigens (CT) are antigens shared by a variety of malignant tumors, but not by normal tissues with the exception of germ cells in testis. Restricted expression in neoplastic tissues and inherent immunogenic features make CT antigens ideal for use in immunotherapy. We analyzed the expression of a selected panel of nine CT antigens that have been proven to elicit an efficient immunogenic response in other malignancies. In addition we analyzed the expression of HERV-K-MEL, an immunogenic antigen of viral origin. METHODS: Pancreatic adenocarcinoma tumor samples (n=130) were obtained intraoperatively, control tissues (n=23) were collected from cadaveric donor and from patients with chronic pancreatitis. Tumor-associated antigen expression of MAGE-A1, MAGE-A3, MAGE-A4, MAGE-A10, LAGE-1, NY-ESO-1, SCP-1, SSX-2, SSX-4 and HERV-K-MEL was assessed by PCR. Sequencing of PCR products were performed to assess the expression of SSX-4 in neoplastic and normal pancreatic tissues. RESULTS: Three of 10 tested antigens were expressed in over 10% of malignant pancreatic tissue samples. SSX-4 was found positive in 30% of cases, SCP-1 in 19% and HERV-K-MEL in 23% of cases. No expression of CT antigens was found in non-malignant pancreatic tissue with the exception of SSX-4 and and SSX-2. CONCLUSIONS: Fifty two percentage of the analyzed tissues expressed at least one CT antigen. The concomitant expression of SSX-4 in both malignant and non-malignant pancreatic tissue is a new finding which may raise concerns for immunotherapy. However, HERV-K-MEL is expressed with a relatively high prevalence and may be a candidate for specific immunotherapy in a large subgroup of pancreatic cancer patients. This study advocates the analysis of patients with regard to their immunogenic profile before the onset of antigen-specific immunotherapy.

Isolated limb perfusion with tumor necrosis factor and melphalan for non-resectable soft tissue sarcomas : long-term results on efficacy and limb salvage in a selected group of patients

Rapport de synthèse : Introduction : La perfusion isolée de membre (isolated limb perfusion, ou ILP) par TNF-alpha et melphalan, utilisés en association, est une stratégie de prise en charge chirurgicale des sarcomes non opérables des extrémités. Elle a été en partie développée au CHUV dans les années 1990, sous l'impulsion du Professeur F. Lejeune, ancien Chef du Service d'oncologie médicale (CePO). Les résultats des 31 premiers patients ont été publiés en 2000 dans l'European Journal of Surgical Oncology. Les données dans la littérature manquant sur les résultats à long terme, nous avons revu tous les patients traités au CHUV depuis 1992 pour tenter des de déterminer ces résultats à long terme, en se focalisant sur l'efficacité du traitement, symbolisée par le taux de sauvetage de membres, autrement condamnés à l'amputation ou à une chirurgie mutilante. Matériel et méthode : Etude rétrospective. De 1992 à mars 2006, 51 patients ont été traités par ILP dans notre institution, certains à deux reprises (58 ILP au total). Quatre-vingt-huit pour cent présentaient un sarcome de haut grade de malignité, et 84% une tumeur localement avancée (T2b NO Mo ou plus). Résultats : Le follow-up moyen est de 38.9 mois (4-159, médiane 22 mois), on note 21 % de complications immédiates et 23% de complications tardives ou chroniques. Une réponse complète (nécrose totale ou disparition de la tumeur) a été observée dans 25% des cas, une réponse partielle (>50% de nécrose ou de diminution de taille tumorale) dans 42%, une stabilité de la maladie dans 14% et une progression tumorale dans 14%. Un traitement adjuvant a été entrepris dans 31 % des cas, une résection des résidus tumoraux a pu être effectuée chez 65% des patients. On note un taux de récidive locale de 35% (après 20,3 mois en moyenne) et un taux de récidive à distance de 45% (après 13,4 mois en moyenne). Le disease-free survival est de 14,9 mois et la survie à 5 ans de 43,5%. Le taux d'amputation s'élève à 24%. Conclusion : La perfusion isolée de membre est un traitement grevé d'un taux élevé de complications, mais il peut étre entrepris dans les sarcomes les plus sévères avec un succès significatif. Ainsi, dans notre série, une chirurgie mutilante (en général l'amputation) a pu être épargnée à 76% des patients.

Zoledronate sensitizes endothelial cells to tumor necrosis factor-induced programmed cell death: evidence for the suppression of sustained activation of focal adhesion kinase and protein kinase B/Akt.

Bisphosphonates are potent inhibitors of osteoclast function widely used to treat conditions of excessive bone resorption, including tumor bone metastases. Recent evidence indicates that bisphosphonates have direct cytotoxic activity on tumor cells and suppress angiogenesis, but the associated molecular events have not been fully characterized. In this study we investigated the effects of zoledronate, a nitrogen-containing bisphosphonate, and clodronate, a non-nitrogen-containing bisphosphonate, on human umbilical vein endothelial cell (HUVEC) adhesion, migration, and survival, three events essential for angiogenesis. Zoledronate inhibited HUVEC adhesion mediated by integrin alphaVbeta3, but not alpha5beta1, blocked migration and disrupted established focal adhesions and actin stress fibers without modifying cell surface integrin expression level or affinity. Zoledronate treatment slightly decreased HUVEC viability and strongly enhanced tumor necrosis factor (TNF)-induced cell death. HUVEC treated with zoledronate and TNF died without evidence of enhanced annexin-V binding, chromatin condensation, or nuclear fragmentation and caspase dependence. Zoledronate inhibited sustained phosphorylation of focal adhesion kinase (FAK) and in combination with TNF, with and without interferon (IFN) gamma, of protein kinase B (PKB/Akt). Constitutive active PKB/Akt protected HUVEC from death induced by zoledronate and TNF/IFNgamma. Phosphorylation of c-Src and activation of NF-kappaB were not affected by zoledronate. Clodronate had no effect on HUVEC adhesion, migration, and survival nor did it enhanced TNF cytotoxicity. Taken together these data demonstrate that zoledronate sensitizes endothelial cells to TNF-induced, caspase-independent programmed cell death and point to the FAK-PKB/Akt pathway as a novel zoledronate target. These results have potential implications to the clinical use of zoledronate as an anti-angiogenic or anti-cancer agent.

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

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

Endothelin-1-induced spreading depression in rats is associated with a microarea of selective neuronal necrosis.

Two different theories of migraine aura exist: In the vascular theory of Wolff, intracerebral vasoconstriction causes migraine aura via energy deficiency, whereas in the neuronal theory of Leão and Morison, spreading depression (SD) initiates the aura. Recently, it has been shown that the cerebrovascular constrictor endothelin-1 (ET-1) elicits SD when applied to the cortical surface, a finding that could provide a bridge between the vascular and the neuronal theories of migraine aura. Several arguments support the notion that ET-1-induced SD results from local vasoconstriction, but definite proof is missing. If ET-1 induces SD via vasoconstriction/ischemia, then neuronal damage is likely to occur, contrasting with the fact that SD in the otherwise normal cortex is not associated with any lesion. To test this hypothesis, we have performed a comprehensive histologic study of the effects of ET-1 when applied topically to the cerebral cortex of halothane-anesthetized rats. Our assessment included histologic stainings and immunohistochemistry for glial fibrillary acidic protein, heat shock protein 70, and transferase dUTP nick-end labeling assay. During ET-1 application, we recorded (i) subarachnoid direct current (DC) electroencephalogram, (ii) local cerebral blood flow by laser-Doppler flowmetry, and (iii) changes of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin by spectroscopy. At an ET-1 concentration of 1 muM, at which only 6 of 12 animals generated SD, a microarea with selective neuronal death was found only in those animals demonstrating SD. In another five selected animals, which had not shown SD in response to ET-1, SD was triggered at a second cranial window by KCl and propagated from there to the window exposed to ET-1. This treatment also resulted in a microarea of neuronal damage. In contrast, SD invading from outside did not induce neuronal damage in the absence of ET-1 (n = 4) or in the presence of ET-1 if ET-1 was coapplied with BQ-123, an ET(A) receptor antagonist (n = 4). In conclusion, SD in presence of ET-1 induced a microarea of selective neuronal necrosis no matter where the SD originated. This effect of ET-1 appears to be mediated by the ET(A) receptor.

Genes encoding tumor necrosis factor alpha and granzyme A are expressed during development of autoimmune diabetes.

Progressive destruction of the insulin-producing beta cells in nonobese diabetic mice is observed after infiltration of the pancreas with lymphocytes [Makino, S., Kunimoto, K., Muraoka, Y., Mizushima, Y., Katagiri, K. & Tochino, Y. (1980) Exp. Anim. (Tokyo) 29, 1-13]. We show that the genes for tumor necrosis factor alpha and granzyme A, a serine protease associated with cytoplasmic granules of cytotoxic cells, are expressed during the development of spontaneous diabetes mellitus in the nonobese diabetic mouse. Granzyme A-positive cells are found both in and surrounding the islets, implying induction prior to islet infiltration. Tumor necrosis factor alpha expression is exclusively observed in the intra-islet infiltrate, predominantly in lymphocytes adjacent to insulin-producing beta cells, the targets of the autoimmune destruction, implying that tumor necrosis factor alpha expression is induced locally--i.e., in the islet. A considerable portion of cells expressing tumor necrosis factor alpha appear to be CD4+ T cells. This T-cell subset was previously shown to be necessary for development of the disease. Thus, these findings may be important for understanding the pathogenesis of autoimmune diabetes mellitus and potentially also for that of other T-cell-mediated autoimmune diseases.