Acute hypoxia reduces plasma myostatin independent of hypoxic dose

Background: Muscle atrophy is seen ~ 25 % of patients with cardiopulmonary disorders, such as chronic obstructive pulmonary disorder and chronic heart failure. Multiple hypotheses exist for this loss, including inactivity, inflammation, malnutrition and hypoxia. Healthy individuals exposed to chronic hypobaric hypoxia also show wasting, suggesting hypoxia alone is sufficient to induce atrophy. Myostatin regulates muscle mass and may underlie hypoxic-induced atrophy. Our previous work suggests a decrease in plasma myostatin and increase in muscle myostatin following 10 hours of exposure to 12 % O2. Aims: To establish the effect of hypoxic dose on plasma myostatin concentration. Concentration of plasma myostatin following two doses of normobaric hypoxia (10.7 % and 12.3 % O2) in a randomised, single-blinded crossover design (n = 8 lowlanders, n = 1 Sherpa), with plasma collected pre (0 hours), post (2 hours) and 2 hours following (4 hours) exposure. Results: An effect of time was noted, plasma myostatin decreased at 4 hours but not 2 hours relative to 0 hours (p = 0.01; 0 hours = 3.26 [0.408] ng.mL-1, 2 hours = 3.33, [0.426] ng.mL-1, 4 hours = 2.92, [0.342] ng.mL-1). No difference in plasma myostatin response was seen between hypoxic conditions (10.7 % vs. 12.3 % O2). Myostatin reduction in the Sherpa case study was similar to the lowlander cohort. Conclusions: Decreased myostatin peptide expression suggests hypoxia in isolation is sufficient to challenge muscle homeostasis, independent of confounding factors seen in chronic cardiopulmonary disorders, in a manner consistent with our previous work. Decreased myostatin peptide may represent flux towards peripheral muscle, or a reduction to protect muscle mass. Chronic adaption to hypoxia does not appear to protect against this response, however larger cohorts are needed to confirm this. Future work will examine tissue changes in parallel with systemic effects.

Immune cell changes in response to a swimming training session during a 24-h recovery period

Understanding the impact of training sessions on the immune response is crucial for the adequate periodization of training, to prevent both a negative influence on health and a performance impairment of the athlete. This study evaluated acute systemic immune cell changes in response to an actual swimming session, during a 24-h recovery period, controlling for sex, menstrual cycle phases, maturity, and age group. Competitive swimmers (30 females, 15 ± 1.3 years old; and 35 males, 16.5 ± 2.1 years old) performed a high-intensity training session. Blood samples were collected before, immediately after, 2 h after, and 24 h after exercise. Standard procedures for the assessment of leukogram by automated counting (Coulter LH 750, Beckman) and lymphocytes subsets by flow cytometry (FACS Calibur BD, Biosciences) were used. Subjects were grouped according to competitive age groups and pubertal Tanner stages. Menstrual cycle phase was monitored. The training session induced neutrophilia, lymphopenia, and a low eosinophil count, lasting for at least 2 h, independent of sex and maturity. At 24 h postexercise, the acquired immunity of juniors (15-17 years old), expressed by total lymphocytes and total T lymphocytes (CD3+), was not fully recovered. This should be accounted for when planning a weekly training program. The observed lymphopenia suggests a lower immune surveillance at the end of the session that may depress the immunity of athletes, highlighting the need for extra care when athletes are exposed to aggressive environmental agents such as swimming pools

Renal response to the angiotensin II receptor subtype 1 antagonist irbesartan versus enalapril in hypertensive patients.

OBJECTIVE: To compare the acute and sustained renal hemodynamic effects on hypertensive patients of 100 mg irbesartan and 20 mg enalapril each once daily. PATIENTS: Twenty patients (aged 35-70 years) with uncomplicated, mild-to-moderate essential hypertension and normal serum creatinine levels completed this study. STUDY DESIGN: After random allocation to treatment (n=10 per group), administration schedule (morning or evening) was determined by further random allocation, with crossover of schedules after 6 weeks' therapy. Treatment and administration assignments were double-blind. Twenty-four-hour ambulatory blood pressure was monitored before and after 6 and 12 weeks of therapy. Renal hemodynamics were determined on the first day of drug administration and 12 and 24 h after the last dose during chronic treatment. RESULTS: Administration of each antihypertensive agent induced a renal vasodilatation with no significant change in glomerular filtration rate. However, the time course appeared to differ: irbesartan had no significant acute effect 4 h after the first dose, but during chronic administration a renal vasodilatory response was found 12 and 24 h after the dose; enalapril was effective acutely and 12 h after administration, but no residual effect was found 24 h after the dose. Both antihypertensive agents lowered mean ambulatory blood pressure effectively, with no significant difference between treatments or between administration schedules (morning versus evening). CONCLUSIONS: Irbesartan and enalapril have comparable effects on blood pressure and renal hemodynamics in hypertensive patients with normal renal functioning. However, the time profiles of the renal effects appear to differ, which might be important for long-term renoprotective effects.

Acute endotoxemia inhibits microvascular nitric oxide-dependent vasodilation in humans.

Nitric oxide (NO) is crucial for the microvascular homeostasis, but its role played in the microvascular alterations during sepsis remains controversial. We investigated NO-dependent vasodilation in the skin microcirculation and plasma levels of asymmetric dimethylarginine (ADMA), a potent endogenous inhibitor of the NO synthases, in a human model of sepsis. In this double-blind, randomized, crossover study, microvascular NO-dependent (local thermal hyperemia) and NO-independent vasodilation (post-occlusive reactive hyperemia) assessed by laser Doppler imaging, plasma levels of ADMA, and l-arginine were measured in seven healthy obese volunteers, immediately before and 4 h after either a i.v. bolus injection of Escherichia coli endotoxin (LPS; 2 ng/kg) or normal saline (placebo) on two different visits at least 2 weeks apart. LPS caused the expected systemic effects, including increases in heart rate (+43%, P < 0.001), cardiac output (+16%, P < 0.01), and rectal temperature (+1.4°C, P < 0.001), without change in arterial blood pressure. LPS affected neither baseline skin blood flow nor post-occlusive reactive hyperemia but decreased the NO-dependent local thermal hyperemia response, l-arginine, and, to a lesser extent, ADMA plasma levels. The changes in NO-dependent vasodilation were not correlated with the corresponding changes in the plasma levels of ADMA, l-arginine, or the l-arginine/ADMA ratio. Our results show for the first time that experimental endotoxemia in humans causes a specific decrease in endothelial NO-dependent vasodilation in the microcirculation, which cannot be explained by a change in ADMA levels. Microvascular NO deficiency might be responsible for the heterogeneity of tissue perfusion observed in sepsis and could be a therapeutic target.

Mitochondrial reactive oxygen species generation triggers inflammatory response and tissue injury associated with hepatic ischemia-reperfusion: Therapeutic potential of mitochondrially targeted antioxidants.

Mitochondrial reactive oxygen species generation has been implicated in the pathophysiology of ischemia-reperfusion (I/R) injury; however, its exact role and its spatial-temporal relationship with inflammation are elusive. Herein we explore the spatial-temporal relationship of oxidative/nitrative stress and inflammatory response during the course of hepatic I/R and the possible therapeutic potential of mitochondrial-targeted antioxidants, using a mouse model of segmental hepatic ischemia-reperfusion injury. Hepatic I/R was characterized by early (at 2h of reperfusion) mitochondrial injury, decreased complex I activity, increased oxidant generation in the liver or liver mitochondria, and profound hepatocellular injury/dysfunction with acute proinflammatory response (TNF-α, MIP-1α/CCL3, MIP-2/CXCL2) without inflammatory cell infiltration, followed by marked neutrophil infiltration and a more pronounced secondary wave of oxidative/nitrative stress in the liver (starting from 6h of reperfusion and peaking at 24h). Mitochondrially targeted antioxidants, MitoQ or Mito-CP, dose-dependently attenuated I/R-induced liver dysfunction, the early and delayed oxidative and nitrative stress response (HNE/carbonyl adducts, malondialdehyde, 8-OHdG, and 3-nitrotyrosine formation), and mitochondrial and histopathological injury/dysfunction, as well as delayed inflammatory cell infiltration and cell death. Mitochondrially generated oxidants play a central role in triggering the deleterious cascade of events associated with hepatic I/R, which may be targeted by novel antioxidants for therapeutic advantage.

Retinal thickening in HLA-B27 associated acute anterior uveitis: evolution with time and association with severity of inflammatory activity.

Purpose: To describe the evolution of retinal thickness in eyes affected with acute anterior uveitis (AAU) in the course of follow-up and to assess its correlation with severity of inflammatory activity in the anterior chamber. Methods: Design: Prospective, cohort study Setting: Institutional study Patient population: 72 eyes (affected and fellow eyes) of 36 patients Observation procedure: Patients were followed daily until beginning of resolution of inflammatory activity and weekly thereafter. Optical coherence tomography and laser flare photometry were performed at each visit. Treatment consisted of topical corticosteroids Main outcome measures: Retinal thickness of affected eyes, difference in retinal thickness between affected and fellow eyes and their evolution in time, association between maximal retinal thickness and initial laser flare photometry. Results: Difference in retinal thickness between affected and fellow eyes became significant on average seven days from baseline and remained so through-out follow-up (p<0.001). There was a steep increase in retinal thickness of affected eyes followed by a progressive decrease after reaching a peak value. Maximal difference in retinal thickness between affected and fellow eyes was observed between 17 and 25 days from baseline and exhibited a strong, positive correlation with initial laser flare photometry values (p=0.015). Conclusions: Retinal thickness in eyes affected with AAU presents a steep increase over 3 to 4 weeks and then gradually decreases. Severity of inflammation at baseline predicts the amount of retinal thickening in affected eyes. A characteristic pattern of temporal response of retinal anatomy to inflammatory stimuli seems to arise.

The effect of elevated muscle fluid volume on indices of muscle damage following an acute bout of eccentric exercise

The primary purpose of the current investigation was to develop an elevated muscle fluid level using a human in-vivo model. The secondary purpose was to determine if an increased muscle fluid content could alter the acute muscle damage response following a bout of eccentric exercise. Eight healthy, recreationally active males participated in a cross-over design involving two randomly assigned trials. A hydration trial (HYD) consisting of a two hour infusion of a hypotonic (0.45%) saline at a rate of 20mL/minVl .73m"^ and a control trial (CON), separated by four weeks. Following the infusion (HYD) or rest period (CON), participants completed a single leg isokinetic eccentric exercise protocol of the quadriceps, consisting of 10 sets of 10 repetitions with a one minute rest between each set. Muscle biopsies were collected prior to the exercise, immediately following and at three hours post exercise. Muscle analysis included determination of wet-dry ratios and quantification of muscle damage using toluidine blue staining and light microscopy. Blood samples were collected prior to, immediately post, three and 24 hours post exercise to determine changes in creatine kinase (CK), lactate dehydrogenase (LD), interleukin-6 (IL-6) and Creactive protein (CRP) levels. Results demonstrated an increased muscle fluid volume in the HYD condition following the infusion when compared to the CON condition. Isometric peak torque was significantly reduced following the exercise in both the HYD and CON conditions. There were no significant differences in the number of areas of muscle damage at any of the time points in either condition, with no differences between conditions. CK levels were significantly greater 24hour post exercise compared to pre, immediately and three hours post similarly in both conditions. LD in the HYD condition followed a similar trend as CK with 24 hour levels higher than pre, immediately post and three hours post and LD levels were significantly greater 24 hours post compared to pre levels in the CON condition, with no differences between conditions. A significant main effect for time was observed for CRP (p<0.05) for time, such that CRP levels increased consistently at each subsequent time point. However, CRP and IL-6 levels were not different at any of the measured time points when comparing the two conditions. Although the current investigation was able to successfully increase muscle fluid volume and an increased CK, LD and CRP were observed, no muscle damage was observed following the eccentric exercise protocol in the CON or HYD conditions. Therefore, the hypotonic infusion used in the HYD condition proved to be a viable method to acutely increase muscle fluid content in in-vivo human skeletal muscle.

Pyruvate dehydrogenase activity in response to skeletal muscle contraction at two stimulation frequencies in pyruvate dehydrogenase kinase 2 knockout mice

Pyruvate dehydrogenase (PDH) plays an important role in regulating carbohydrate oxidation in skeletal muscle. PD H is deactivated by a set of PD H kinases (PD K 1-4) with PDK2 and 4 being the predominant isoforms in skeletal muscle. PDK2 is highly sensitive to pyruvate inhibition, and is the most abundant isoform, while PDKI and 4 protein content are normally lower. This study examined the PDK isoform content and PDHa activation in muscle at rest and 10 and 40 Hz stimulation from PDK2 knockout (PDK2KO) mice to delineate the role of PDK2 in activating the PDH complex during low and moderate intensity muscle contraction. PDHa activity was lower in PDK2KO mice during contraction while total PDK actitvity was -4 fold lower. PDK4 protein was not different, however PDKI partially compensated for the lack of PDK2 and was -56% higher than WT. PDKI is a very potent inhibitor of the PDH complex due to its phosphorylation site specificity and allosteric regulation. These results suggest that the site specificity and allosteric regulatory properties of the individual PDK isoforms are more important than total PDK activity in determining transformation of the complex and PDHa activity during acute muscle contraction.

Bone markers and cytokines in response to low-impact, high-intensity exercise

A low-impact, high-intensity interval exercise (HIE) bout was used to determine whether an association exists between cytokines and bone turnover markers following an acute bout of exercise. Twenty-three recreationally active males (21.8±2.4yr) performed a single HIE bout on a cycle ergometer at 90% relative intensity. Venous blood samples were collected prior to exercise, 5-minutes, 1-hour, and 24-hours post-exercise, and were analyzed for serum levels of pro-inflammatory (IL-6, IL-1α, IL-1β, and TNF-α) and anti- inflammatory cytokines (IL-10) and markers of bone formation (BAP, OPG) and resorption (NTX, RANKL). Significant effects were observed with all bone markers, especially 5-minutes post-exercise with BAP, OPG, and RANKL increasing from baseline (p<0.05). Significant effects were also observed for IL-1α, IL-1β, IL-6, and TNF-α (p<0.00, p=0.04, p=0.03, p<0.00). In addition, post-exercise changes in NTX, BAP, and OPG were significantly correlated pro- and anti-inflammatory cytokines, suggesting that an interaction exists between the immune and skeletal response to exercise.

THE ACUTE EFFECTS OF A SINGLE SESSION OF PLYOMETRIC EXERCISE ON MARKERS OF BONE TURNOVER IN BOYS AND MEN

The study objective was to compare the response of bone markers to an exercise session consisting of high mechanical loading (144 jumps) between boys (n=12, 10.2 ± 0.4 years) and men (n=18, 22.5 ± 0.7 years). Blood samples were collected at pre-, 5, 60 minutes post-, and 24 hours post-exercise) to measure bone-specific alkaline phosphatase (BAP), amino-terminal cross-linking telopeptide (NTx), osteoprotegrin (OPG) and receptor activator of nuclear factor kb ligand (RANKL). Boys had higher BAP levels at all time points, with an increase 24 hours post-exercise. No such increase was observed in men. Likewise, NTx levels were higher in boys, with a greater increase over time than in men. OPG and RANKL levels were similar in boys and men at all times. In summary, even one session of exercise stimulates bone turnover, as reflected in the increase in both BAP and NTx, in boys (but not men) within 24 hours.

Acute endocrine responses to plyometrics versus resistance exercise in children

The purpose of this study was to examine the acute hormonal responses to a bout of resistance versus plyometric exercise in young male athletes. Specifically, changes in salivary cortisol, testosterone and testosterone-to-cortisol ratio from pre- to post-exercise between the two different exercise protocols were examined. Twenty-six peri-pubertal active boys participated in this cross-over study, completing two exercise sessions. During each session, participants first completed a 30 min control period, which did not include any exercise, and then was randomly assigned to perform a 45 min of either a resistance exercise or a plyometric exercise protocol. All participants crossed over to perform the other exercise protocol during their second exercise session, a week later. Four saliva samples during each protocol were taken at: baseline, pre-exercise, 5 min post-exercise and 30 min post-exercise. Significant increases in testosterone values were reported 5 min post-exercise following the resistance protocol, but not the plyometric protocol. Both exercise protocols resulted in significant cortisol decreases overtime, as well as significant testosterone-to-cortisol ratio increases. The post-exercise increases in salivary testosterone and testosterone-to-cortisol ratio followed the typical exercise induced anabolic response seen in adults. However, the post-exercise decrease in salivary cortisol was different than the typical adult response indicating an insufficient stimulus for this age group maybe due to their stage of the biological development. Thus, in the adolescent boys, exercise appears to change the anabolic to catabolic balance in favor of anabolism.

Studies on the exaggerated inflammatory response caused by streptococcus suis at systemic and central nervous system levels

Streptococcus suis de type 2 est un microorganisme pathogène d’importance chez le porc. Il est la cause de différentes pathologies ayant comme caractéristique commune la méningite. C’est également un agent émergeant de zoonose : des cas cliniques humains ont récemment été rapportés en Asie. Cependant, la pathogénèse de S. suis n’est pas encore complètement élucidée. Jusqu’à présent, la réponse pro-inflammatoire initiée par S. suis n’a été étudiée qu’in vitro. L’étude du choc septique et de la méningite requiert toujours des modèles expérimentaux appropriés. Au cours de cette étude, nous avons développé un modèle in vivo d’infection chez la souris qui utilise la voie d’inoculation intra-péritonéale. Ce modèle a servi à l’étude de la réponse pro-inflammatoire associée à ce pathogène, tant au niveau systémique qu’au niveau du système nerveux central (SNC). Il nous a également permis de déterminer si la sensibilité aux infections à S. suis pouvait être influencée par des prédispositions génétiques de l’hôte. Le modèle d’infection par S. suis a été mis au point sur des souris de lignée CD1. Les résultats ont démontré une bactériémie élevée pendant les trois jours suivant l’infection. Celle-ci était accompagnée d’une libération rapide et importante de différentes cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-12p40/p70, IFN-ɣ) et de chémokines (KC, MCP-1 and RANTES), qui ont entraîné un choc septique et la mort de 20 % des animaux. Ensuite, pour confirmer le rôle de l’inflammation sur la mortalité et pour déterminer si les caractéristiques génétiques de l’hôte pouvaient influencer la réponse inflammatoire et l’issue de la maladie, le modèle d’infection a été étendu à deux lignées murines consanguines différentes considérées comme résistante : la lignée C57BL/6 (B6), et sensible : la lignée A/J. Les résultats ont démontré une importante différence de sensibilité entre les souris A/J et les souris B6, avec un taux de mortalité atteignant 100 % à 20 h post-infection (p.i.) pour la première lignée et de seulement 16 % à 36 h p.i. pour la seconde. La quantité de bactéries dans le sang et dans les organes internes était similaire pour les deux lignées. Donc, tout comme dans la lignée CD1, la bactériémie ne semblait pas être liée à la mort des souris. La différence entre les taux de mortalité a été attribuée à un choc septique non contrôlé chez les souris A/J infectées par S. suis. Les souris A/J présentaient des taux exceptionnellement élevés de TNF-α, IL-12p40/p70, IL-1β and IFN- γ, significativement supérieurs à ceux retrouvés dans la lignée B6. Par contre, les niveaux de chémokines étaient similaires entre les lignées, ce qui suggère que leur influence est limitée dans le développement du choc septique dû à S. suis. Les souris B6 avaient une production plus élevée d’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, ce qui suppose que la cascade cytokinaire pro-inflammatoire était mieux contrôlée, entraînant un meilleur taux de survie. Le rôle bénéfique potentiel de l’IL-10 chez les souris infectées par S. suis a été confirmé par deux approches : d’une part en bloquant chez les souris B6 le récepteur cellulaire à l’IL-10 (IL-10R) par un anticorps monoclonal anti-IL-10R de souris et d’autre part en complémentant les souris A/J avec de l’IL-10 de souris recombinante. Les souris B6 ayant reçu le anticorps monoclonal anti-IL-10R avant d’être infectées par S. suis ont développé des signes cliniques aigus similaires à ceux observés chez les souris A/J, avec une mortalité rapide et élevée et des taux de TNF-α plus élevés que les souris infectées non traitées. Chez les souris A/J infectées par S. suis, le traitement avec l’IL-10 de souris recombinante a significativement retardé l’apparition du choc septique. Ces résultats montrent que la survie au choc septique dû à S. suis implique un contrôle très précis des mécanismes pro- et anti-inflammatoires et que la réponse anti-inflammatoire doit être activée simultanément ou très rapidement après le début de la réponse pro-inflammatoire. Grâce à ces expériences, nous avons donc fait un premier pas dans l’identification de gènes associés à la résistance envers S. suis chez l’hôte. Une des réussites les plus importantes du modèle d’infection de la souris décrit dans ce projet est le fait que les souris CD1 ayant survécu à la septicémie présentaient dès 4 jours p.i. des signes cliniques neurologiques clairs et un syndrome vestibulaire relativement similaires à ceux observés lors de méningite à S. suis chez le porc et chez l’homme. L’analyse par hybridation in situ combinée à de l’immunohistochimie des cerveaux des souris CD1 infectées a montré que la réponse inflammatoire du SNC débutait avec une augmentation significative de la transcription du Toll-like receptor (TLR)2 et du CD14 dans les microvaisseaux cérébraux et dans les plexus choroïdes, ce qui suggère que S. suis pourrait se servir de ces structures comme portes d’entrée vers le cerveau. Aussi, le NF-κB (suivi par le système rapporteur de l’activation transcriptionnelle de IκBα), le TNF-α, l’IL-1β et le MCP-1 ont été activés, principalement dans des cellules identifiées comme de la microglie et dans une moindre mesure comme des astrocytes. Cette activation a également été observée dans différentes structures du cerveau, principalement le cortex cérébral, le corps calleux, l’hippocampe, les plexus choroïdes, le thalamus, l’hypothalamus et les méninges. Partout, cette réaction pro-inflammatoire était accompagnée de zones extensives d’inflammation et de nécrose, de démyélinisation sévère et de la présence d’antigènes de S. suis dans la microglie. Nous avons mené ensuite des études in vitro pour mieux comprendre l’interaction entre S. suis et la microglie. Pour cela, nous avons infecté des cellules microgliales de souris avec la souche sauvage virulente (WT) de S. suis, ainsi qu’avec deux mutants isogéniques, un pour la capsule (CPS) et un autre pour la production d’hémolysine (suilysine). Nos résultats ont montré que la capsule était un important mécanisme de résistance à la phagocytose pour S. suis et qu’elle modulait la réponse inflammatoire, en dissimulant les composants pro-inflammatoires de la paroi bactérienne. Par contre, l’absence d’hémolysine, qui est un facteur cytotoxique potentiel, n’a pas eu d’impact majeur sur l’interaction de S. suis avec la microglie. Ces études sur les cellules microgliales ont permis de confirmer les résultats obtenus précédemment in vivo. La souche WT a induit une régulation à la hausse du TLR2 ainsi que la production de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires, dont le TNF-α et le MCP-1. S. suis a induit la translocation du NF-kB. Cet effet était plus rapide dans les cellules stimulées par le mutant déficient en CPS, ce qui suggère que les composants de la paroi cellulaire représentent de puissants inducteurs du NF-kB. De plus, la souche S. suis WT a stimulé l’expression de la phosphotyrosine, de la PKC et de différentes cascades liées à l’enzyme mitogen-activated protein kinase (MAPK). Cependant, les cellules microgliales infectées par le mutant déficient en CPS ont montré des profils de phosphorylation plus forts et plus soutenus que celles infectées par le WT. Finalement, la capsule a aussi modulé l’expression de l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) induite par S. suis et par la production subséquente d’oxyde nitrique par la microglie. Ceci pourrait être lié in vivo à la neurotoxicité et à la vasodilatation. Nous pensons que ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant l’induction de l’inflammation par S. suis, ce qui devrait permettre, d’établir éventuellement des stratégies plus efficaces de lutte contre la septicémie et la méningite. Enfin, nous pensons que ce modèle expérimental d’infection chez la souris pourra être utilisé dans l’étude de la pathogénèse d’autres bactéries ayant le SNC pour cible.

Alternative strategies for deciphering the genetic architecture of childhood Pre-B acute lymphoblastic leukemia

La leucémie lymphoblastique aigüe (LLA) est une maladie génétique complexe. Malgré que cette maladie hématologique soit le cancer pédiatrique le plus fréquent, ses causes demeurent inconnues. Des études antérieures ont démontrées que le risque à la LLA chez l’enfant pourrait être influencé par des gènes agissant dans le métabolisme des xénobiotiques, dans le maintient de l’intégrité génomique et dans la réponse au stress oxydatif, ainsi que par des facteurs environnementaux. Au cours de mes études doctorales, j’ai tenté de disséquer davantage les bases génétiques de la LLA de l’enfant en postulant que la susceptibilité à cette maladie serait modulée, au moins en partie, par des variants génétiques agissant dans deux voies biologiques fondamentales : le point de contrôle G1/S du cycle cellulaire et la réparation des cassures double-brin de l’ADN. En utilisant une approche unique reposant sur l’analyse d’une cohorte cas-contrôles jumelée à une cohorte de trios enfants-parents, j’ai effectué une étude d’association de type gènes/voies biologiques candidats. Ainsi, j’ai évaluer le rôle de variants provenant de la séquence promotrice de 12 gènes du cycle cellulaire et de 7 gènes de la voie de réparation de l’ADN, dans la susceptibilité à la LLA. De tels polymorphismes dans la région promotrice (pSNPs) pourraient perturber la liaison de facteurs de transcription et mener à des différences dans les niveaux d’expression des gènes pouvant influencer le risque à la maladie. En combinant différentes méthodes analytiques, j’ai évalué le rôle de différents mécanismes génétiques dans le développement de la LLA chez l’enfant. J’ai tout d’abord étudié les associations avec gènes/variants indépendants, et des essaies fonctionnels ont été effectués afin d’évaluer l’impact des pSNPs sur la liaison de facteurs de transcription et l’activité promotrice allèle-spécifique. Ces analyses ont mené à quatre publications. Il est peu probable que ces gènes de susceptibilité agissent seuls; j’ai donc utilisé une approche intégrative afin d’explorer la possibilité que plusieurs variants d’une même voie biologique ou de voies connexes puissent moduler le risque de la maladie; ces travaux ont été soumis pour publication. En outre, le développement précoce de la LLA, voir même in utero, suggère que les parents, et plus particulièrement la mère, pourraient jouer un rôle important dans le développement de cette maladie chez l’enfant. Dans une étude par simulations, j’ai évalué la performance des méthodes d’analyse existantes de détecter des effets fœto-maternels sous un design hybride trios/cas-contrôles. J’ai également investigué l’impact des effets génétiques agissant via la mère sur la susceptibilité à la LLA. Cette étude, récemment publiée, fût la première à démontrer que le risque de la leucémie chez l’enfant peut être modulé par le génotype de sa mère. En conclusions, mes études doctorales ont permis d’identifier des nouveaux gènes de susceptibilité pour la LLA pédiatrique et de mettre en évidence le rôle du cycle cellulaire et de la voie de la réparation de l’ADN dans la leucémogenèse. À terme, ces travaux permettront de mieux comprendre les bases génétiques de la LLA, et conduiront au développement d’outils cliniques qui amélioreront la détection, le diagnostique et le traitement de la leucémie chez l’enfant.

Acute insult of ammonia leads to calcium-dependent glutamate release from cultured astrocytes, an effect of pH.

Hyperammonemia is a key factor in the pathogenesis of hepatic encephalopathy (HE) as well as other metabolic encephalopathies, such as those associated with inherited disorders of urea cycle enzymes and in Reye's syndrome. Acute HE results in increased brain ammonia (up to 5 mM), astrocytic swelling, and altered glutamatergic function. In the present study, using fluorescence imaging techniques, acute exposure (10 min) of ammonia (NH4+/NH3) to cultured astrocytes resulted in a concentration-dependent, transient increase in [Ca2+]i. This calcium transient was due to release from intracellular calcium stores, since the response was thapsigargin-sensitive and was still observed in calcium-free buffer. Using an enzyme-linked fluorescence assay, glutamate release was measured indirectly via the production of NADH (a naturally fluorescent product when excited with UV light). NH4+/NH3 (5 mM) stimulated a calcium-dependent glutamate release from cultured astrocytes, which was inhibited after preincubation with 1,2-bis(2-aminophenoxy)ethane-N,N,N',N'-tetraacetic acid acetoxymethyl ester but unaffected after preincubation with glutamate transport inhibitors dihydrokainate and DL-threo-beta-benzyloxyaspartate. NH4+/NH3 (5 mM) also induced a transient intracellular alkaline shift. To investigate whether the effects of NH4+/NH3 were mediated by an increase in pH(i), we applied trimethylamine (TMA+/TMA) as another weak base. TMA+/TMA (5 mM) induced a similar transient increase in both pH(i) and [Ca2+]i (mobilization from intracellular calcium stores) and resulted in calcium-dependent release of glutamate. These results indicate that an acute exposure to ammonia, resulting in cytosolic alkalinization, leads to calcium-dependent glutamate release from astrocytes. A deregulation of glutamate release from astrocytes by ammonia could contribute to glutamate dysfunction consistently observed in acute HE.

Cell lines and animal model in the analysis of pharmacogenomics markers in childhood acute lymphoblastic leukemia

La leucémie aiguë lymphoblastique (LAL) est le cancer pédiatrique le plus fréquent. Elle est la cause principale de mortalité liée au cancer chez les enfants due à un groupe de patient ne répondant pas au traitement. Les patients peuvent aussi souffrir de plusieurs toxicités associées à un traitement intensif de chimiothérapie. Les études en pharmacogénétique de notre groupe ont montré une corrélation tant individuelle que combinée entre les variants génétiques particuliers d’enzymes dépendantes du folate, particulièrement la dihydrofolate réductase (DHFR) ainsi que la thymidylate synthase (TS), principales cibles du méthotrexate (MTX) et le risque élevé de rechute chez les patients atteints de la LAL. En outre, des variations dans le gène ATF5 impliqué dans la régulation de l’asparagine synthetase (ASNS) sont associées à un risque plus élevé de rechute ou à une toxicité ASNase dépendante chez les patients ayant reçu de l’asparaginase d’E.coli (ASNase). Le but principal de mon projet de thèse est de comprendre davantage d’un point de vue fonctionnel, le rôle de variations génétiques dans la réponse thérapeutique chez les patients atteints de la LAL, en se concentrant sur deux composants majeurs du traitement de la LAL soit le MTX ainsi que l’ASNase. Mon objectif spécifique était d’analyser une association trouvée dans des paramètres cliniques par le biais d’essais de prolifération cellulaire de lignées cellulaires lymphoblastoïdes (LCLs, n=93) et d’un modèle murin de xénogreffe de la LAL. Une variation génétique dans le polymorphisme TS (homozygosité de l’allèle de la répétition triple 3R) ainsi que l’haplotype *1b de DHFR (défini par une combinaison particulière d’allèle dérivé de six sites polymorphiques dans le promoteur majeur et mineur de DHFR) et de leurs effets sur la sensibilité au MTX ont été évalués par le biais d’essais de prolifération cellulaire. Des essais in vitro similaires sur la réponse à l’ASNase de E. Coli ont permis d’évaluer l’effet de la variation T1562C de la région 5’UTR de ATF5 ainsi que des haplotypes particuliers du gène ASNS (définis par deux variations génétiques et arbitrairement appelés haplotype *1). Le modèle murin de xénogreffe ont été utilisé pour évaluer l’effet du génotype 3R3R du gène TS. L’analyse de polymorphismes additionnels dans le gène ASNS a révélé une diversification de l’haplotype *1 en 5 sous-types définis par deux polymorphismes (rs10486009 et rs6971012,) et corrélé avec la sensibilité in vitro à l’ASNase et l’un d’eux (rs10486009) semble particulièrement important dans la réduction de la sensibilité in vitro à l’ASNase, pouvant expliquer une sensibilité réduite de l’haplotype *1 dans des paramètres cliniques. Aucune association entre ATF5 T1562C et des essais de prolifération cellulaire en réponse à ASNase de E.Coli n’a été détectée. Nous n’avons pas détecté une association liée au génotype lors d’analyse in vitro de sensibilité au MTX. Par contre, des résultats in vivo issus de modèle murin de xénogreffe ont montré une relation entre le génotype TS 3R/3R et la résistance de manière dose-dépendante au traitement par MTX. Les résultats obtenus ont permis de fournir une explication concernant un haut risque significatif de rechute rencontré chez les patients au génotype TS 3R/3R et suggèrent que ces patients pourraient recevoir une augmentation de leur dose de MTX. À travers ces expériences, nous avons aussi démontré que les modèles murins de xénogreffe peuvent servir comme outil préclinique afin d’explorer l’option d’un traitement individualisé. En conclusion, la connaissance acquise à travers mon projet de thèse a permis de confirmer et/ou d’identifier quelques variants dans la voix d’action du MTX et de l’ASNase qui pourraient faciliter la mise en place de stratégies d’individualisation de la dose, permettant la sélection d’un traitement optimum ou moduler la thérapie basé sur la génétique individuelle.