Propriétés anesthésiques et analgésiques de l’eugénol chez la grenouille (Xenopus laevis), le poisson (Oncorhynchus mykiss) et le rat (Rattus norvegicus)

L'eugénol (2-methoxy-4-(2-propenyl) phénol), produit dérivé du clou de girofle (Eugenia aromatica), fut tout d’abord utilisé en application topique à des fins d’analgésie dentaire. Il produit également une anesthésie chirurgicale lorsque administré en immersion chez les poissons. L’eugénol agit sur les récepteurs vanilloïdes, sensibles à la chaleur, aux protons et à certaines molécules lipidiques. Ces récepteurs jouent un rôle important dans le mécanisme de l’inflammation et de l’hyperalgésie. L’eugénol pourrait également produire ses effets par antagonisme des récepteurs glutamaergiques (NMDA) et par son activation des récepteurs GABAergiques. Considérant que l’eugénol produit des effets analgésiques et anesthésiques, des études de pharmacocinétique et de pharmacodynamie furent réalisées chez la grenouille (Xenopus laevis), le poisson (Oncorhynchus mykiss) et le rat (Rattus norvegicus). Les résultats démontrent que l’eugénol administré par immersion à une dose efficace permet d’atteindre une anesthésie chirurgicale chez les grenouilles (350 mg/L) et les poissons (75 mg/L). Suite à des analyses plasmatiques par LC/MS/MS, la pharmacocinétique des grenouilles, des poissons et des rats montre que la drogue est éliminée et qu’il pourrait y avoir une recirculation entérohépathique plus importante chez la grenouille et le rat. La longue demi-vie chez le rat suggère aussi une accumulation dans les tissus après des administrations répétées. Suite à l’administration intraveineuse d’une dose de 20 mg/kg chez le rat, l’eugénol induit une anesthésie chirurgicale pour une très courte période de temps variant autour de 167 s. Les résultats de sensibilité thermique confirment l’efficacité de l’eugénol pour réduire l’hyperalgésie induite chez des rats neuropathiques. L’effet pharmacologique de l’eugénol a démontré une augmentation progressive constante de l’analgésie sur une période de cinq jours de traitements journaliers. En conclusion, l’eugénol possède des propriétés analgésiques et anesthésiques chez la grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis), le poisson (Oncorhynchus mykiss) et le rat (Rattus norvegicus).

Analyse fonctionnelle de deux nouvelles mutations récessives de l’AQP2 impliquées dans le diabète insipide néphrogénique par expression dans les ovocytes de Xenopus laevis

Le diabète insipide néphrogénique (DIN) autosomal peut être causé par les mutations du gène codant pour le canal à eau aquaporine-2 (AQP2). Un modèle couramment utilisé pour l’étude des protéines membranaires telle l’AQP2 est l’expression hétérologue dans les ovocytes de Xenopus laevis. Malheureusement, les techniques déjà existantes de purification de membranes plasmiques sont soit trop longues, trop difficiles ou demandent trop de matériel, ne permettent pas l’analyse adéquate du ciblage des formes sauvage comme mutantes, un élément crucial de ce type d’étude. Nous avons donc dans un premier temps mis au point une technique rapide et efficace de purification de membranes plasmiques qui combine la digestion partielle de la membrane vitelline, sa polymérisation à la membrane plasmique suivi de centrifugations à basse vitesse pour récolter les membranes purifiées. Nous avons utilisé cette technique dans l’étude de deux nouveaux cas familiaux de patients hétérozygotes possédant les mutations V24A et R187C dans un cas et K228E et R187C dans le second cas. Pour chaque mutation, nous avons analysé autant les éléments de fonctionnalité que les paramètres d’expression des protéines mutantes. Les expériences de perméabilité membranaire démontrent que les ovocytes exprimant AQP2-V24A (Pf = 16.3 ± 3.5 x 10-4 cm/s, 10 ng) et AQP2- K228E (Pf = 19.9 ± 7.0 x 10-4 cm/s, 10 ng) ont des activités similaires à celle exprimant la forme native (Pf = 14.4 ± 5.5 x 10-4 cm/s, 1 ng), tandis que AQP2- R187C (Pf = 2.6 ± 0.6 x 10-4 cm/s, 10 ng) ne semble avoir aucune activité comme ce qui est observé chez les ovocytes non-injectés (Pf = 2.8 ± 1.0 x 10-4 cm/s). Les études de co-expression ont démontré un effet d’additivité lorsque AQP2-V24A et -K228E sont injectées avec la forme native et un effet s’apparentant à la dominance négative lorsque AQP2-R187C est injecté avec la forme native, avec AQP2-V24A ou avec –K228E. Les résultats obtenus par immunobuvardage représente bien ce qui a été démontré précédemment, on remarque la présence des mutations K228E, V24A et la forme sauvage à la membrane plasmique, contrairement à la mutation R187C. Cependant, lorsque les mutations sont exprimées dans des cellules mIMCD-3, il n’y a qu’une faible expression à la membrane de la forme –K228E et une absence totale des formes –V24A et –R187C à la membrane plasmique, contrairement à la forme native. Les résultats de nos études démontrent que tout dépendant du système d’expression les formes –K228E et –V24A peuvent être utiles dans l’étude des problèmes d’adressage à la membrane à l’aide de chaperonne chimique. De plus, la forme –R187C démontre des difficultés d’adressage qui devront être étudiées afin de mieux comprendre la synthèse des formes natives.

Study of imprinted genes in bovine embryos produced by assisted reproductive technologies

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Effets du myo-inositol sur la perméabilité à l'eau d'ovocytes de Xenopus laevis exprimant les formes native et mutée D150E de l'aquaporine-2

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Efficacité et toxicité de l'eugénol administré à des doses anesthésiantes chez des grenouilles Xenopus laevis.

L’eugénol permet d’induire une anesthésie chirurgicale chez la grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis) sans causer de lésions chez des grosses grenouilles (90-140g). Le premier objectif de la présente étude était de déterminer la durée de l’anesthésie et d’évaluer la dépression du système nerveux central ainsi que les changements de saturation en oxygène et de fréquence cardiaque chez des petites (7.5 ± 2.1 g) et moyennes (29.2 ± 7.4 g) grenouilles Xenopus laevis en fonction du temps d’exposition à un bain d’eugénol de 350 µL/L. Suite à une immersion de 5 ou 10 minutes, la réponse au test à l’acide acétique, au réflexe de retrait et au réflexe de retournement était absente pendant 1 heure (petites grenouilles) et 0,5 heure (moyennes) et l’anesthésie chirurgicale durait au maximum 15 et 30 minutes chez les petites et moyennes grenouilles respectivement. La saturation en oxygène n’était pas affectée de façon significative, mais la fréquence cardiaque était diminuée jusqu’à 1 heure post-immersion dans les deux groupes. Le deuxième objectif était de déterminer la toxicité de l’eugénol chez des grenouilles de taille moyenne après une ou trois administrations à une dose anesthésique, avec ou sans période de récupération d’une semaine. Histologiquement, il y avait de l’apoptose tubulaire rénale et des membranes hyalines pulmonaires après une administration, et de la nécrose hépatique et des hémorragies dans les tissus adipeux après trois administrations. Ces résultats suggèrent que le poids corporel est un paramètre important à considérer lors de l’anesthésie de grenouilles Xenopus laevis par immersion dans l’eugénol.

Évaluations physiologiques de la tricaïne méthanesulfonate pour l’anesthésie des grenouilles africaines à griffes (Xenopus laevis)

Il existe peu d’études sur les effets physiologiques et pharmacologiques du médicament anesthésiant le plus utilisé chez les anoures, la tricaïne méthanesulfonate, et son utilisation chez la grenouille Xenopus laevis. Notre premier objectif était d’évaluer l’effet de bains d’immersion de 20 minutes de 1 et 2 g/L de tricaïne méthanesulfonate sur la fonction cardiorespiratoire, l’analgésie et les réflexes ainsi que d’étudier la pharmacocinétique. Nos résultats démontrent que des bains de 1 et 2 g/L produisent une anesthésie chirurgicale de 30 et 60 minutes respectivement, sans effet significatif sur le système cardiorespiratoire. À la suite d’une immersion à 2 g/L, on note une demi-vie terminale de 3,9 heures. Cette dose ne produit aucun effet sur l’histologie des tissus 24 heures après l’immersion. Dans une deuxième expérience, nous avons évalué les effets d’une surdose de tricaïne méthanesulfonate en bain d’immersion sur les systèmes cardiorespiratoire et nerveux central grâce à l’électroencéphalographie ainsi que l’effet d’une injection de pentobarbital sodique après 2 heures d’immersion. L’EEG montre un effet dépresseur sur le SNC avec l’utilisation de la tricaïne méthanesulfonate sans voir un arrêt de signal d’EEG sur la période de 2 heures d’enregistrement. Les surdoses à 1 g/L et 3 g/L n’ont pas d’effet significatif sur le rythme cardiaque, et l’injection de pentobarbital suite au bain d’immersion de tricaïne méthanesulfonate est nécessaire pour induire l’euthanasie. Nous avons démontré que le bain de tricaïne méthanesulfonate peut produire une anesthésie de 30 à 60 minutes avec dépression du SNC sans effet cardiovasculaire chez les Xenopus laevis.

Use of secondary somatic embryos promotes genetic fidelity in cryopreservation of cocoa (Theobroma cacao L.)

The inability to conserve cocoa (Theobroma cacao L.) germplasm via sced storage and the vulnerability of field collections make the establishment of cryopreserved genebanks for the crop a priority. An effective encapsulation-dehydration based cryopreservation system has been developed for cocoa but because the somatic embryos used for freezing arise after a protracted period of callus culture there is concern about maintenance of genetic fidelity during the process. Microsatellite markers for seven of the 10 cocoa linkage groups were used to screen a population of 189 primary somatic embryo-derived emblings and the 43 secondary somatic embryos they gave rise to. Of the primary somatic embryos, 38.1% exhibited polymorphic microsatellite profiles while for secondary somatic embryos the frequency was 23.3%. The same microsatellite markers used to screen another population of 44 secondary somatic embryos cryopreserved through encapsulation-dehydration revealed no polymorphisms. Scanning electron microscopy showed the secondary somatic embryos were derived from cotyledonary epidermal cells rather than callus. The influence of embryo ontogeny on somaclonal variation is discussed.

Influence of freezable/non-freezable water and sucrose on the viability of Theobroma cacao somatic embryos following desiccation and freezing

Encapsulated cocoa (Theobroma cacao L.) somatic embryos subjected to 0.08-1.25 M sucrose treatments were analyzed for embryo soluble sugar content, non-freezable water content, moisture level after desiccation and viability after desiccation and freezing. Results indicated that the higher the sucrose concentration in the treatment medium, the greater was the extent of sucrose accumulation in the embryos. Sucrose treatment greatly assisted embryo post-desiccation recovery since only 40% of the control embryos survived desiccation, whereas a survival rate of 60-95% was recorded for embryos exposed to 0.5-1.25 M sucrose. The non-freezable water content of the embryos was estimated at between 0.26 and 0.61 g H2O g(-1)dw depending on the sucrose treatment, and no obvious relationship could be found between the endogenous sucrose level and the amount of non-freezable water in the embryos. Cocoa somatic embryos could withstand the loss of a fraction of their non-freezable water without losing viability following desiccation. Nevertheless, the complete removal of potentially freezable water was not sufficient for most embryos to survive freezing.

Headspace volatile markers for sensitivity of cocoa (Theobroma cacao L.) somatic embryos to cryopreservation

The mechanisms that reduce the viability of plant somatic embryos following cryopreservation are not known. The objective of the present study was to evaluate the sensitivity of cocoa (Theobroma cacao L.) somatic embryos at different stages of an encapsulation-dehydration protocol using stress-related volatile hydrocarbons as markers of injury and recovery. The plant stress hormone ethylene and volatile hydrocarbons derived from hydroxyl radicals (methane) and lipid peroxidation (ethane) were determined using gas chromatography headspace analysis. Ethylene and methane were the only volatiles detected, with both being produced after each step of the cryogenic protocol. Ethylene production was significantly reduced following exposure to liquid nitrogen, but then increased in parallel with embryo recovery. In contrast, the production of methane was cyclic during recovery, with the first cycle occurring earlier for embryos recovered from liquid nitrogen and desiccation than those recovered from earlier steps in the protocol. These results suggest that loss of somatic embryo viability during cryopreservation may be related to the oxidative status of the tissue, and its capacity to produce ethylene. This study has demonstrated that headspace volatile analysis provides a robust non-destructive analytical approach for assessing the survival and recovery of plant somatic embryos following cryopreservation.

Cryopreservation of cocoa (Theobroma cacao L.) somatic embryos for long-term germplasm storage

Cryopreservation using encapsulation-dehydration was developed for the long-term conservation of cocoa (Theobroma cacao L.) germplasm. Survival of individually encapsulated somatic embryos after desiccation and cryopreservation was achieved through optimization of cryoprotectants (abscisic acid (ABA) and sugar), duration of osmotic and evaporative dehydration, and embryo development stage. Up to 63% of the genotype SPA4 early-cotyledonary somatic embryos survived cryopreservation following 7 days preculture with 1 M sucrose and 4 h silica exposure (16% moisture content in bead). This optimized protocol was successfully applied to three other genotypes, e.g. EET272, IMC14 and AMAZ12, with recovery frequencies of 25, 40 and 72%, respectively (but the latter two genotypes using 0.75 M sucrose). Recovered SPA4 somatic embryos converted to plants at a rate of 33% and the regenerated plants were phenotypically comparable to non-cryopreserved somatic embryo-derived plants.

Method for the production of cotton somatic embryos. United States Patent Application

The present invention provides Inter alia, a method for the production of cotton somatic embryos comprising (a) isolating a totipotent stomatal cell-containing epidermal explant from leaf material excised from a cotton plant; and (b) culturing said explant in a basal medium which comprises an embryogenic callus-inducing quantity of an auxin and a cytokinin under an embryogenic callus inducing intensity of light until embryogenic callus is formed; and (c) sub-culturing said embryogenic callus onto a somatic embryo differentiation media to produce said somatic embryos. Plants may be regenerated from the somatic embryos and in a particular embodiment of the invention said totipotent stomatal cell is transformed, prior to the inducement of embryogenic callus, with a polynucleotide that provides for a desired agronomic trait.