Caractérisation du co-transporteur Na+/myo-inositol SMIT2 dans les membranes en bordure en brosse de rein de lapin et d’intestin de rat

Le myo-inositol (MI) est un soluté organique impliqué dans diverses fonctions physiologiques de la cellule dont la signalisation cellulaire. Il est également un osmolyte compatible reconnu. Trois co-transporteurs de type actif secondaire responsables de son absorption ont été identifiés. Deux d’entre eux sont couplés au transport du sodium (SMIT1 et SMIT2) et le troisième est couplé au transport de protons (HMIT). L’objectif de cette étude a été la caractérisation du transport du MI par SMIT2 dans des membranes en bordure en brosse (BBMv) issues du rein de lapin et de l’intestin de rat ainsi qu’après expression dans les ovocytes de Xenopus laevis. La quantification de l’ARNm de SMIT1 et de SMIT2 dans le rein nous a appris que SMIT1 est majoritairement présent dans la médullaire alors que SMIT2 est principalement localisé dans le cortex. Ces résultats ont été confirmés par immunobuvardage en utilisant un anticorps dirigé contre SMIT2. Grâce à l’inhibition sélective de SMIT1 par le L-Fucose et de SMIT2 par le D-chiro-inositol (DCI), nous avons démontré que SMIT2 semble le seul responsable du transport luminal de MI dans le tubule contourné proximal avec un Km de 57 ± 14 µM. Pour ce qui est de l’intestin, des études de transport de MI radioactif ont démontré une absence de transport de MI chez le lapin alors que l’intestin de rat présente un transport de MI très actif. Une quantification par qRT-PCR nous a permis de constater que l’intestin de lapin ne semble pas posséder les transporteurs de MI nécessaires. Comme pour le rein, SMIT2 semble le seul transporteur de MI présent au niveau du pôle apical des entérocytes intestinaux chez le rat. Il est chargé du prélèvement du MI de l'alimentation avec un Km de 150 ± 40 µM. Les analyses fonctionnelles exécutées sur SMIT2 de rat en électrophysiologie après expression dans les ovocytes de Xenopus laevis donnent sensiblement les mêmes résultats que pour les BBMv de rein de lapin et d’intestin de rat. Dans les ovocytes, SMIT2 présente une grande affinité pour le MI (270 ± 19 µM) et le DCI (310 ± 60 µM) et aucune affinité pour le L-fucose. Il est ii également très sensible à la phlorizine (16 ± 7 µM). Une seule exception persiste : la constante d’affinité pour le glucose dans les BBMv d’intestin de rat est 40 fois plus petite que celle observée sur les ovocytes de Xenopus laevis. Nous avons également testé la capacité de certains transporteurs de sucre présents à la surface des membranes apicales des entérocytes à prélever le MI. Vu que l'inhibition de ces transporteurs (SGLT1 et GLUT5) ne changeait rien au taux de MI radioactif transporté, nous en avons conclu qu'ils ne sont pas impliqués dans son transport. Finalement, l’efflux de MI à partir du pôle basolatéral des entérocytes n’est pas effectué par GLUT2 puisque ce dernier lorsqu'il est exprimé dans des ovocytes, est incapable de transporter le MI.

Electrospinning and characterization of self-assembled inclusion complexies

L’électrofilage est une technique permettant de fabriquer des fibres polymériques dont le diamètre varie entre quelques nanomètres et quelques microns. Ces fibres ont donc un rapport surface/volume très élevé. Les fibres électrofilées pourraient trouver des applications dans le relargage de médicaments et le génie tissulaire, comme membranes et capteurs chimiques, ou dans les nanocomposites et dispositifs électroniques. L’électrofilage était initialement utilisé pour préparer des toiles de fibres désordonnées, mais il est maintenant possible d’aligner les fibres par l’usage de collecteurs spéciaux. Cependant, il est important de contrôler non seulement l’alignement macroscopique des fibres mais aussi leur orientation au niveau moléculaire puisque l’orientation influence les propriétés mécaniques, optiques et électriques des polymères. Les complexes moléculaires apparaissent comme une cible de choix pour produire des nanofibres fortement orientées. Dans les complexes d’inclusion d’urée, les chaînes polymères sont empilées dans des canaux unidimensionnels construits à partir d’un réseau tridimensionnel de molécules d’urée liées par des ponts hydrogène. Ainsi, les chaînes polymère sonts très allongées à l’échelle moléculaire. Des nanofibres du complexe PEO-urée ont été préparées pour la première fois par électrofilage de suspensions et de solutions. Tel qu’attendu, une orientation moléculaire inhabituellement élevée a été observée dans ces fibres. De tels complexes orientés pourraient être utilisés à la fois dans des études fondamentales et dans la préparation de matériaux hiérarchiquement structurés. La méthode d’électrofilage peut parfois aussi être utilisée pour préparer des matériaux polymériques métastables qui ne peuvent pas être préparés par des méthodes conventionnelles. Ici, l’électrofilage a été utilisé pour préparer des fibres des complexes stables (α) et "métastables" (β) entre le PEO et l’urée. La caractérisation du complexe β, qui était mal connu, révèle un rapport PEO:urée de 12:8 appartenant au système orthorhombique avec a = 1.907 nm, b = 0.862 nm et c = 0.773 nm. Les chaînes de PEO sont orientées selon l’axe de la fibre. Leur conformation est significativement affectée par les ponts hydrogène. Une structure en couches a été suggérée pour la forme β, plutôt que la structure conventionnelle en canaux adoptée par la forme α. Nos résultats indiquent que le complexe β est thermodynamiquement stable avant sa fonte et peut se transformer en forme α et en PEO liquide par un processus de fonte et recristallisation à 89 ºC. Ceci va dans le sens contraire aux observations faites avec le complexe β obtenu par trempe du complexe α fondu. En effet, le complexe β ainsi obtenu est métastable et contient des cristaux d’urée. Il peut subir une transition de phases cinétique solide-solide pour produire du complexe α dans une vaste gamme de températures. Cette transition est induite par un changement de conformation du PEO et par la formation de ponts hydrogène intermoléculaires entre l’urée et le PEO. Le diagramme de phases du système PEO-urée a été tracé sur toute la gamme de compositions, ce qui a permis d’interpréter la formation de plusieurs mélanges qui ne sont pas à l’équilibre mais qui sont été observés expérimentalement. La structure et le diagramme de phases du complexe PEO-thiourée, qui est aussi un complexe très mal connu, ont été étudiés en détail. Un rapport molaire PEO :thiourée de 3:2 a été déduit pour le complexe, et une cellule monoclinique avec a = 0.915 nm, b = 1.888 nm, c = 0.825 nm et β = 92.35º a été déterminée. Comme pour le complexe PEO-urée de forme β, une structure en couches a été suggérée pour le complexe PEO-thiourée, dans laquelle les molécules de thiourée seraient disposées en rubans intercalés entre deux couches de PEO. Cette structure en couches pourrait expliquer la température de fusion beaucoup plus faible des complexes PEO-thiourée (110 ºC) et PEO-urée de forme β (89 ºC) en comparaison aux structures en canaux du complexe PEO-urée de forme α (143 ºC).

Caractérisation de l'activité biologique de l'entérotoxine STb d'Escherichia coli à l'aide de membranes lipidiques artificielles et de cellules en culture

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

Imagerie par microscopie à force atomique de toxines Cry1 de Bacillus thuringiensis interagissant avec des membranes apicales de l'intestin de Manduca sexta

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

Expression du récepteur B1 des kinines dans les membranes synoviales ostéoarthritiques humaines

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

Biochemical Investigations on the Stability of Biological Membranes

In this project, an attempt has been made to study the stability of erythrocyte and lysosomal membranes biochemically. Erythrocytes were chosen for the study because of their ready availability and relative simplicity. Biological membranes forming closed boundaries between compartments of varying composition consist mainly of proteins and lipids. They are asymmetric, fluid structures that are thermodynamically stable and metabolically active. Normal cellular function begins with normal membrane structure and any variation in it may upset the normal functions. The degree of fluidity of a membrane depends on the chain length of its lipids and degree of unsaturation of constituent fatty acids. In response to environmental changes, many cells can regulate composition of their membranes to maintain the overall semi fluid environment necessary for many membrane associated functions. The assembly and Maintenance of membrane structures in cells is a dynamic process. The components are not only synthesized and inserted into a growing membrane but are also continuously degraded at a slower rate. This turnover process varies with each individual molecule.Lysosomes are important in the catabolic processes occurring in the cell. Lysosomes contain hydrolytic enzymes and are stable under normal conditions. In certain pathological conditions, the lysosomal membrane may rupture, releasing the hydrolytic enzymes into the cell and digestion of cell takes place as a whole. This is very dangerous. In normal life processes of multi cellular organisms, lysosomes rupture following the death of a cell and it may have some value as a built in mechanism for selfremoval of dead cells.An attempt has also been made in this project towards developing lysosome membrane stability as an index of fish spoilage during storage. Different membranes within the cell and between cells have different compositions as reflected in the ratio of protein to lipid. The difference is not surprising given the very different functions of membranes

Desenvolupament de mètodes de preconcentració emprant membranes líquides suportades i extracció en fase sòlida per a la determinació de l'herbicida glifosat i el seu metabòlit AMPA en aigües naturals

El glifosat, N-(fosfonometil) glicina, és un dels herbicides més utilitzats arreu del món a causa de la seva baixa toxicitat i al seu ampli espectre d'aplicació. A conseqüència del gran ús que se'n fa, és necessari monitoritzar aquest compost i el seu principal metabòlit, l'àcid aminometilfosfònic (AMPA), en el medi ambient. S'han descrit diversos mètodes instrumentals basats en cromatografia de gasos (GC) i de líquids (HPLC), sent aquesta darrera l'opció més favorable a causa del caràcter polar dels anàlits. Per assolir nivells de concentració baixos cal, però, la preconcentració dels anàlits. En aquest treball s'estudien diferents alternatives amb aquest objectiu. S'ha avaluat la tècnica de membrana líquida suportada (SLM) on la membrana consisteix en una dissolució orgànica, que conté un transportador (en el nostre cas, un bescanviador d'anions comercial, Aliquat 336), que impregna un suport polimèric microporós que se situa entre dues solucions aquoses: la de càrrega, que conté els anàlits inicialment, i la receptora, on es retenen els anàlits després del seu transport a través de la membrana. Les condicions d'extracció més adequades s'obtenen treballant en medi bàsic amb NaOH on els anàlits estan en forma aniònica i les majors recuperacions s'obtenen amb HCl 0,1 M o NaCl 0,5 M, la qual cosa indica que l'ió clorur és la força impulsora del transport. Un cop dissenyat el sistema, es duen a terme experiments de preconcentració amb dues geometries diferents: un sistema de membrana laminar (LSLM) on recircula la fase receptora i un sistema de fibra buida (HFSLM). Els millors resultats s'obtenen amb el mòdul de fibra buida, amb factors de concentració de 25 i 3 per a glifosat i AMPA, respectivament, fent recircular durant 24 hores 100 ml de solució de càrrega i 4 ml de solució receptora. També s'aplica una tècnica més selectiva, la cromatografia d'afinitat amb ió metàl·lic immobilitzat (IMAC), basada en la interacció entre els anàlits i un metall immobilitzat en una resina a través d'un grup funcional d'aquesta. En aquest estudi s'immobilitza pal·ladi al grup funcional 8-hidroxiquinoleïna de la resina amb matriu acrílica Spheron Oxine 1000 i s'avalua per a l'extracció i preconcentració de glifosat i AMPA. Per a ambdós anàlits l'adsorció és del 100 % i les recuperacions són superiors al 80 % i al 60 % per a glifosat i AMPA, respectivament, utilitzant HCl 0,1 M + NaCl 1 M com a eluent. Aquests resultats es comparen amb els obtinguts amb dues resines més, també carregades amb pal·ladi: Iontosorb Oxin 100, que té el mateix grup funcional però matriu de cel·lulosa, i Spheron Thiol 1000, on el grup funcional és un tiol i la matriu també és acrílica. Per al glifosat els resultats són similars amb totes les resines, però per a l'AMPA la resina Spheron Thiol és la única que proporciona recuperacions superiors al 93 %. Finalment, una altra opció estudiada és l'acoblament de dues columnes de cromatografia líquida (LC-LC). En l'estudi l'objectiu és millorar el mètode existent per a glifosat i AMPA en aigües naturals on el LOD era de 0,25 ug/l. El mètode consisteix en la derivatització precolumna amb el reactiu fluorescent FMOC i l'anàlisi amb l'acoblament LC-LC-fluorescència. Variant lleugerament les condicions de derivatització s'aconsegueix quantificar 0,1 ug/l de glifosat i AMPA. Es fortifiquen aigües naturals amb 0,1, 1 i 10 ug/l dels anàlits per validar el mètode. S'obtenen recuperacions d'entre el 85 % i el 100 %, amb desviacions estàndard relatives inferiors al 8 %. Aplicant una tècnica de preconcentració prèvia a la derivatització i anàlisi utilitzant una resina de bescanvi aniònic, Amberlite IRA-900, es millora la sensibilitat del mètode i s'assoleix un LOD per al glifosat de 0,02 ug/l.

Defining Structure in Electrospun Polymer Fibres

We use a combination of microscopy, x-ray scattering and neutron scattering to show how structure develops in micro and nano-size polymer fibres prepared by electrospinning. The technique has been applied to a range of different polymers, an amorphous system (polystyrene), a crystallisable polymer (poly-epsilon-caprolactone), a composite systems (polyethylene oxide or poly vinyl alcohol containing polypyrrole) and consider the possibility of self assembly (gelatin).

Structure development in electrospun fibres of gelatin

Gelatin fibres have been successfully electrospun from water by heating a gelatin solution above the sol-gel transition temperature, and allowing cooling in a controlled environment as the fibres are produced. The development of structure with in these fibres is monitored using wide angle x-ray scattering, in this way the presence of the triple helix structure, which provides the physical cross-linkages in the gel could be probed. There is clear evidence that these structures are obtained in gelatin electrospun from aqueous solutions. In contrast fibres electrospun from a solution of gelatin in glacial acetic acid, showed no evidence of the triple helix structure.

Effects of Delta9-tetrahydrocannabivarin on [35S]GTPgammaS binding in mouse brain cerebellum and piriform cortex membranes

BACKGROUND AND PURPOSE: We have recently shown that the phytocannabinoid Delta9-tetrahydrocannabivarin (Delta9-THCV) and the CB1 receptor antagonist AM251 increase inhibitory neurotransmission in mouse cerebellum and also exhibit anticonvulsant activity in a rat piriform cortical (PC) model of epilepsy. Possible mechanisms underlying cannabinoid actions in the CNS include CB1 receptor antagonism (by displacing endocannabinergic tone) or inverse agonism at constitutively active CB1 receptors. Here, we investigate the mode of cannabinoid action in [35S]GTPgammaS binding assays. EXPERIMENTAL APPROACH: Effects of Delta9-THCV and AM251 were tested either alone or against WIN55,212-2-induced increases in [35S]GTPgammaS binding in mouse cerebellar and PC membranes. Effects on non-CB receptor expressing CHO-D2 cell membranes were also investigated. KEY RESULTS :Delta9-THCV and AM251 both acted as potent antagonists of WIN55,212-2-induced increases in [35S]GTPgammaS binding in cerebellar and PC membranes (Delta9-THCV: pA2=7.62 and 7.44 respectively; AM251: pA2=9.93 and 9.88 respectively). At micromolar concentrations, Delta9-THCV or AM251 alone caused significant decreases in [35S]GTPgammaS binding; Delta9-THCV caused larger decreases than AM251. When applied alone in CHO-D2 membranes, Delta9-THCV and AM251 also caused concentration-related decreases in G protein activity. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: Delta9-THCV and AM251 act as CB1 receptors antagonists in the cerebellum and PC, with AM251 being more potent than Delta9-THCV in both brain regions. Individually, Delta9-THCV or AM251 exhibited similar potency at CB1 receptors in the cerebellum and the PC. At micromolar concentrations, Delta9-THCV and AM251 caused a non-CB receptor-mediated depression of basal [35S]GTPgammaS binding.

Beurling zeta functions, generalised primes, and fractal membranes

We study generalised prime systems P (1 < p(1) <= p(2) <= ..., with p(j) is an element of R tending to infinity) and the associated Beurling zeta function zeta p(s) = Pi(infinity)(j=1)(1 - p(j)(-s))(-1). Under appropriate assumptions, we establish various analytic properties of zeta p(s), including its analytic continuation, and we characterise the existence of a suitable generalised functional equation. In particular, we examine the relationship between a counterpart of the Prime Number Theorem (with error term) and the properties of the analytic continuation of zeta p(s). Further we study 'well-behaved' g-prime systems, namely, systems for which both the prime and integer counting function are asymptotically well-behaved. Finally, we show that there exists a natural correspondence between generalised prime systems and suitable orders on N-2. Some of the above results are relevant to the second author's theory of 'fractal membranes', whose spectral partition functions are given by Beurling-type zeta functions, as well as to joint work of that author and R. Nest on zeta functions attached to quasicrystals.

Chlorine tolerant, multilayer reverse-somosis membranes with high permeate flux and high salt rejection

A new class of high molecular weight polyethersulfone ionomers is described in which the ionic content can be varied, at will, over a very wide and fully-controllable range. A novel type of coating process enables these materials to be deposited from alcohol-type solvents as cohesive but very thin (50 – 250 nm) films on porous support-membranes, giving high-flux membranes (3.3 – 5.0 L m-2 h-1 bar-1) with very good, though not outstanding salt rejection (typically 92 - 96%). A secondary layer, of formaldehyde-cross-linked polyvinyl alcohol, can be deposited from aqueous solution on the surface of the ionomer membrane, and this layer increases salt rejection to greater than 99% without serious loss of water permeability. The final multi-layer membrane shows excellent chlorine tolerance in reverse-osmosis operation.

Pervaporation dehydration of isopropyl alcohol with NaY zeolite incorvorated hybrid membranes

With a solution technique, NaY zeolite incorporated, tetraethylorthosilicate-crosslinked poly(vinyl alcohol) membranes were prepared. The resulting membranes were tested for their ability to separate isopropyl alcohol/water mixtures by pervaporation in the temperature range of 30-50 degrees C. The effects of the zeolite content and feed composition on the pervaporation performance of the membranes were investigated. The experimental results demonstrated that both flux and selectivity increased simultaneously with increasing zeolite content in the membranes. This was explained on the basis of the enhancement of hydrophilicity, selective adsorption, and establishment of a molecular sieving action attributed to the creation of pores in the membrane matrix. The membrane containing 15 mass % zeolite exhibited the highest separation selectivity of 3991 with a flux of 5.39 X 10(-2) kg/m(2) h with 10 mass % water in the feed at 30 degrees C. The total flux and flux of water were close to each other for almost all the studied membranes, and this suggested that the membranes could be used effectively to break the azeotropic point of water/isopropyl alcohol mixtures to remove a small amount of water from isopropyl alcohol. From the temperature-dependent diffusion and permeation values, the Arrhenius activation parameters were estimated. The activation energy values obtained for water were significantly lower than those for isopropyl alcohol, and this suggested that the developed membranes had a higher separation efficiency for water/isopropyl alcohol systems. The activation energy values for total permeation and water permeation were found to be almost the same for all the membranes, and this signified that coupled transport was minimal because of the highly selective nature of the membranes. Positive heat of sorption values were observed in all the membranes, and this suggested that Henry's mode of sorption was predominant. (c) 2008 Wiley Periodicals, lnc.

Microblock ionomers: a new concept in high temperature, swelling-resistant membranes for PEM fuel cells

A novel series of polyaromatic ionomers with similar equivalent weights but very different sulphonic acid distributions along the ionomer backbone has been designed and prepared. By synthetically organising the sequence-distribution so that it consists of fully defined ionic segments (containing singlets, doublets or quadruplets of sulphonic acid groups) alternating strictly with equally well-defined nonionic spacer segments, a new class of polymers which may be described as microblock ionomers has been developed. These materials exhibit very different properties and morphologies from analogous randomly substituted systems. Progressively extending the nonionic spacer length in the repeat unit (maintaining a constant equivalent weight by increasing the degree of sulphonation. of the ionic segment) leads to an increasing degree of nanophase separation between hydrophilic and hydrophobic domains in these materials. Membranes cast from ionomers with the more highly phase-separated morphologies show significantly higher onset temperatures for uncontrolled swelling in water. This new type of ionomer design has enabled the fabrication of swelling-resistant hydrocarbon membranes, suitable for fuel cell operation, with very much higher ion exchange capacities (>2 meq g(-1)) than those previously reported in the literature. When tested in a fuel cell at high temperature (120 degrees C) and low relative humidity (35% RH), the best microblock membrane matched the performance of Nafion 112. Moreover, comparative low load cycle testing of membrane -electrode assemblies suggests that the durability of the new membranes under conditions of high temperature and low relative humidity is superior to that of conventional perfluorinated materials.