Proteasome inhibition reduces proliferation, collagen expression, and inflammatory cytokine production in nasal mucosa and polyp fibroblasts

Proteasome inhibitors, used in cancer treatment for their proapoptotic effects, have anti-inflammatory and antifibrotic effects on animal models of various inflammatory and fibrotic diseases. Their effects in cells from patients affected by either inflammatory or fibrotic diseases have been poorly investigated. Nasal polyposis is a chronic inflammatory disease of the sinus mucosa characterized by tissue inflammation and remodeling. We tested the hypothesis that proteasome inhibition of nasal polyp fibroblasts might reduce their proliferation and inflammatory and fibrotic response. Accordingly, we investigated the effect of the proteasome inhibitor Z-Leu-Leu-Leu-B(OH)2 (MG262) on cell viability and proliferation and on the production of collagen and inflammatory cytokines in nasal polyp and nasal mucosa fibroblasts obtained from surgery specimens. MG262 reduced the viability of nasal mucosa and polyp fibroblasts concentration- and time-dependently, with marked effects after 48 h of treatment. The proteasome inhibitor bortezomib provoked a similar effect. MG262-induced cell death involved loss of mitochondrial membrane potential, caspase-3 and poly(ADP-ribose) polymerase activation, induction of c-Jun phosphorylation, and mitogen-activated protein kinase phosphatase-1 expression. Low concentrations of MG262 provoked growth arrest, inhibited DNA replication and retinoblastoma phosphorylation, and increased expression of the cell cycle inhibitors p21 and p27. MG262 concentration-dependently inhibited basal and transforming growth factor-β-induced collagen mRNA expression and interleukin (IL)-1β-induced production of IL-6, IL-8, monocyte chemoattractant protein-1, regulated on activation normal T cell expressed and secreted, and granulocyte/macrophage colony-stimulating factor in both fibroblast types. MG262 inhibited IL-1β/tumor necrosis factor-α-induced activation of nuclear factor-κB. We conclude that noncytotoxic treatment with MG262 reduces the proliferative, fibrotic, and inflammatory response of nasal fibroblasts, whereas high MG262 concentrations induce apoptosis.

Oócitos aparentemente maduros injetados em telófase I apresentam piores resultados de reprodução assistida

OBJETIVO: Avaliar o estágio de maturação nuclear de oócitos com o primeiro corpúsculo polar (CP) visível de pacientes inférteis submetidas à estimulação ovariana para injeção intracitoplasmática de espermatozoide (ICSI) e comparar os resultados da injeção intracitoplasmática de espermatozoide entre os oócitos em telófase I (TI) e metáfase II (MII), e entre aqueles em metáfase II com e sem fuso celular visível. MÉTODOS: Estudo prospectivo que incluiu 106 pacientes inférteis submetidas à injeção intracitoplasmática de espermatozoide. Foram incluídas pacientes com idade menor ou igual a 38 anos, hormônio folículo estimulante (FSH) basal menor que 10 mIU/mL e índice de massa corpórea (IMC) menor que 30 kg/m². Foram excluídas pacientes com doenças sistêmicas, com qualquer infecção ativa, tabagistas ou que fizeram uso de medicações hormonais e anti-inflamatórias hormonais e não hormonais nos últimos dois meses, previamente à programação para o procedimento de reprodução assistida. Os oócitos com extrusão do primeiro corpúsculo polar foram avaliados pela microscopia de polarização, imediatamente antes da realização da injeção intracitoplasmática de espermatozoide, e caracterizados quanto ao estágio de maturação nuclear (telófase I ou metáfase II). Os oócitos em metáfase II foram avaliados de acordo com a presença ou não do fuso meiótico. Foram analisadas as taxas de fertilização, clivagem e o número de embriões de boa qualidade no segundo dia (D2) de desenvolvimento. Os dados foram analisados comparativamente através do teste exato de Fisher. Em todas as análises foi considerado o nível de significância de 5% (p<0,05). RESULTADOS: O fuso meiótico de 516 oócitos foi visualizado através da microscopia de polarização. Dezessete dos 516 oócitos avaliados estavam em telófase I (3,3%) e 499 (96,7%) em metáfase II. Os oócitos injetados em telófase I apresentaram taxas de fertilização significativamente menores do que os injetados em metáfase II (53 e 78%, respectivamente) e não produziram nenhum embrião de boa qualidade no segundo dia. Comparando-se os oócitos com e sem fuso celular visível, não foi observada diferença significativa nos resultados de injeção intracitoplasmática de espermatozoide. CONCLUSÕES: Oócitos injetados em telófase I apresentaram menores taxas de fertilização quando comparados aos em metáfase II. É possível que a análise do estágio de maturação nuclear oocitária, por meio da microscopia de polarização, possa ser utilizada como fator de predição das taxas de fertilização pós-injeção intracitoplasmática de espermatozoide.

New vaccine strategies against enterotoxigenic Escherichia coli: II: Enhanced systemic and secreted antibody responses against the CFA/I fimbriae by priming with DNA and boosting with a live recombinant Salmonella vaccine

The induction of systemic (IgG) and mucosal (IgA) antibody responses against the colonization factor I antigen (CFA/I) of enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) was evaluated in mice primed with an intramuscularly delivered CFA/I-encoding DNA vaccine followed by two oral immunizations with a live recombinant Salmonella typhimurium vaccine strain expressing the ETEC antigen. The booster effect induced by the oral immunization was detected two weeks and one year after the administration of the DNA vaccine. The DNA-primed/Salmonella-boosted vaccination regime showed a synergistic effect on the induced CFA/I-specific systemic and secreted antibody levels which could not be attained by either immunization strategy alone. These results suggest that the combined use of DNA vaccines and recombinant Salmonella vaccine strains can be a useful immunization strategy against enteric pathogens.

Oxidative stress: molecular perception and transduction of signals triggering antioxidant gene defenses

Molecular oxygen (O2) is the premier biological electron acceptor that serves vital roles in fundamental cellular functions. However, with the beneficial properties of O2 comes the inadvertent formation of reactive oxygen species (ROS) such as superoxide (O2·-), hydrogen peroxide, and hydroxyl radical (OH·). If unabated, ROS pose a serious threat to or cause the death of aerobic cells. To minimize the damaging effects of ROS, aerobic organisms evolved non-enzymatic and enzymatic antioxidant defenses. The latter include catalases, peroxidases, superoxide dismutases, and glutathione S-transferases (GST). Cellular ROS-sensing mechanisms are not well understood, but a number of transcription factors that regulate the expression of antioxidant genes are well characterized in prokaryotes and in yeast. In higher eukaryotes, oxidative stress responses are more complex and modulated by several regulators. In mammalian systems, two classes of transcription factors, nuclear factor kB and activator protein-1, are involved in the oxidative stress response. Antioxidant-specific gene induction, involved in xenobiotic metabolism, is mediated by the "antioxidant responsive element" (ARE) commonly found in the promoter region of such genes. ARE is present in mammalian GST, metallothioneine-I and MnSod genes, but has not been found in plant Gst genes. However, ARE is present in the promoter region of the three maize catalase (Cat) genes. In plants, ROS have been implicated in the damaging effects of various environmental stress conditions. Many plant defense genes are activated in response to these conditions, including the three maize Cat and some of the superoxide dismutase (Sod) genes.

Response of the growth plate of uremic rats to human growth hormone and corticosteroids

Children with chronic renal failure in general present growth retardation that is aggravated by corticosteroids. We describe here the effects of methylprednisolone (MP) and recombinant human growth hormone (rhGH) on the growth plate (GP) of uremic rats. Uremia was induced by subtotal nephrectomy in 30-day-old rats, followed by 20 IU kg-1 day-1 rhGH (N = 7) or 3 mg kg-1 day-1 MP (N = 7) or 20 IU kg-1 day-1 rhGH + 3 mg kg-1 day-1 MP (N = 7) treatment for 10 days. Control rats with intact renal function were sham-operated and treated with 3 mg kg-1 day-1 MP (N = 7) or vehicle (N = 7). Uremic rats (N = 7) were used as untreated control animals. Structural alterations in the GP and the expression of anti-proliferating cell nuclear antigen (PCNA) and anti-insulin-like growth factor I (IGF-I) by epiphyseal chondrocytes were evaluated. Uremic MP rats displayed a reduction in the proliferative zone height (59.08 ± 4.54 vs 68.07 ± 7.5 µm, P < 0.05) and modifications in the microarchitecture of the GP. MP and uremia had an additive inhibitory effect on the proliferative activity of GP chondrocytes, lowering the expression of PCNA (19.48 ± 11.13 vs 68.64 ± 7.9% in control, P < 0.0005) and IGF-I (58.53 ± 0.96 vs 84.78 ± 2.93% in control, P < 0.0001), that was counteracted by rhGH. These findings suggest that in uremic rats rhGH therapy improves longitudinal growth by increasing IGF-I synthesis in the GP and by stimulating chondrocyte proliferation.

Longitudinal evaluation of hepatic osteodystrophy in children and adolescents with chronic cholestatic liver disease

Bone mass loss is a major complication of chronic cholestatic liver disease (CCD). However, the long-term impact of CCD on bone mass acquisition is unknown. We longitudinally assessed bone mineral density (BMD) and factors involved in bone remodeling in 9 children and adolescents with CCD Child-Pugh A (5 boys/4 girls) and in 13 controls (6 boys/7 girls). The groups were evaluated twice, at baseline (T0) and after 3 years (T1), when osteocalcin, deoxypyridinoline, 25-hydroxyvitamin-D, parathyroid hormone, insulin-like growth factor-I (IGF-I), and BMD (L1-L4, proximal femur and total body) were determined. Serum levels of receptor activator for nuclear factor kB ligand (RANKL) and osteoprotegerin were measured only at T1. Lumbar spine BMD was reanalyzed twice: after adjustment for bone age and to compensate for the height factor. Volumetric density was also estimated mathematically in L2-L4. The BMD of L1-L4 was lower in the CCD group (Z-score at T0: control = -1.2 ± 0.8 vs CCD = -2.2 ± 1.4, P < 0.05; T1: control = -0.7 ± 0.8 vs CCD = -2.1 ± 1.1, P < 0.05). Osteocalcin and deoxypyridinoline were similar for the two groups. The CCD group presented lower IGF-I (Z-score at T1: control = 1.4 ± 2.8 vs CCD = -1.5 ± 1.0, P < 0.05) and RANKL (control = 0.465 ± 0.275 vs CCD = 0.195 ± 0.250 pM, P < 0.05) than control. Children with compensated CCD Child-Pugh A showed early impairment of bone acquisition, with the impact being more severe in an initial phase and then tapering in a slowly progressive way. Reduction in endocrine IGF-I has a crucial role in this process.

SIRT1 negatively regulates amyloid-beta-induced inflammation via the NF-κB pathway

Chronic inflammation induced by amyloid-beta (Aβ) plays a key role in the development of age-related macular degeneration (AMD), and matrix metalloproteinase-9 (MMP-9), interleukin (IL)-6, and IL-8 may be associated with chronic inflammation in AMD. Sirtuin 1 (SIRT1) regulates inflammation via inhibition of nuclear factor-kappa B (NF-κB) signaling, and resveratrol has been reported to prevent Aβ-induced retinal degeneration; therefore, we investigated whether this action was mediated via activation of SIRT1 signaling. Human adult retinal pigment epithelial (RPE) cells were exposed to Aβ, and overactivation and knockdown of SIRT1 were performed to investigate whether SIRT1 is required for abrogating Aβ-induced inflammation. We found that Aβ-induced RPE barrier disruption and expression of IL-6, IL-8, and MMP-9 were abrogated by the SIRT1 activator SRT1720, whereas alterations induced by Aβ in SIRT1-silenced RPE cells were not attenuated by SRT1720. In addition, SRT1720 inhibited Aβ-mediated NF-κB activation and decrease of the NF-κB inhibitor, IκBα. Our findings suggest a protective role for SIRT1 signaling in Aβ-dependent retinal degeneration and inflammation in AMD.

Cotransfected human chondrocytes: over-expression of IGF-I and SOX9 enhances the synthesis of cartilage matrix components collagen-II and glycosaminoglycans

Damage to cartilage causes a loss of type II collagen (Col-II) and glycosaminoglycans (GAG). To restore the original cartilage architecture, cell factors that stimulate Col-II and GAG production are needed. Insulin-like growth factor I (IGF-I) and transcription factor SOX9are essential for the synthesis of cartilage matrix, chondrocyte proliferation, and phenotype maintenance. We evaluated the combined effect of IGF-I and SOX9 transgene expression on Col-II and GAG production by cultured human articular chondrocytes. Transient transfection and cotransfection were performed using two mammalian expression plasmids (pCMV-SPORT6), one for each transgene. At day 9 post-transfection, the chondrocytes that were over-expressing IGF-I/SOX9 showed 2-fold increased mRNA expression of the Col-II gene, as well as a 57% increase in Col-II protein, whereas type I collagen expression (Col-I) was decreased by 59.3% compared with controls. The production of GAG by these cells increased significantly compared with the controls at day 9 (3.3- vs 1.8-times, an increase of almost 83%). Thus, IGF-I/SOX9 cotransfected chondrocytes may be useful for cell-based articular cartilage therapies.

NMR studies of the exchange reactions of CH3CN.BX3 with excess CH3CN /|nJoseph Fogelman. -- 260 St. Catharines, Ont. : [s. n.],

Exchange reactions between molecular complexes and excess acid or base are well known and have been extensively surveyed in the literature(l). Since the exchange mechanism will, in some way involve the breaking of the labile donor-acceptor bond, it follows that a discussion of the factors relating to bonding in molecular complexes will be relevant. In general, a strong Lewis base and a strong Lewis acid form a stable adduct provided that certain stereochemical requirements are met. A strong Lewis base has the following characteristics (1),(2) (i) high electron density at the donor site. (ii) a non-bonded electron pair which has a low ionization potential (iii) electron donating substituents at the donor atom site. (iv) facile approach of the site of the Lewis base to the acceptor site as dictated by the steric hindrance of the substituents. Examples of typical Lewis bases are ethers, nitriles, ketones, alcohols, amines and phosphines. For a strong Lewis acid, the following properties are important:( i) low electron density at the acceptor site. (ii) electron withdrawing substituents. (iii) substituents which do not interfere with the close approach of the Lewis base. (iv) availability of a vacant orbital capable of accepting the lone electron pair of the donor atom. Examples of Lewis acids are the group III and IV halides such (M=B, AI, Ga, In) and MX4 - (M=Si, Ge, Sn, Pb). The relative bond strengths of molecular complexes have been investigated by:- (i) (ii) (iii) (iv) (v] (vi) dipole moment measurements (3). shifts of the carbonyl peaks in the IIIR. (4) ,(5), (6) .. NMR chemical shift data (4),(7),(8),(9). D.V. and visible spectrophotometric shifts (10),(11). equilibrium constant data (12), (13). heats of dissociation and heats of reactions (l~), (16), (17), (18), (19). Many experiments have bben carried out on boron trihalides in order to determine their relative acid strengths. Using pyridine, nitrobenzene, acetonitrile and trimethylamine as reference Lewis bases, it was found that the acid strength varied in order:RBx3 > BC1 3 >BF 3 • For the acetonitrile-boron trihalide and trimethylamine boron trihalide complexes in nitrobenzene, an-NMR study (7) showed that the shift to lower field was. greatest for the BB~3 adduct ~n~ smallest for the BF 3 which is in agreement with the acid strengths. If electronegativities of the substituents were the only important effect, and since c~ Br ,one would expect the electron density at the boron nucleus to vary as BF3

Le récepteur B1 des kinines : cible thérapeutique pour le choc septique dans le diabète.

Les décès attribués à un choc septique à la suite d’une infection sévère augmentent chez les diabétiques et surviennent assez fréquemment dans les unités de soins intensifs. Le diabète sucré et le choc septique augmentent la production d’espèces réactives oxygénées et de cytokines pro-inflammatoires, lesquelles activent le facteur de transcription nucléaire Kappa B conduisant à l’induction du récepteur B1 (RB1) des kinines. Le diabète induit par la streptozotocine (STZ) augmente l’expression du RB1 dans divers tissus périphériques, le cerveau et la moelle épinière. Les lipopolysaccharides bactériens (LPS), souvent utilisés pour induire le choc septique, induisent aussi le RB1. L’objectif de ce travail vise à démontrer la contribution du RB1 des kinines dans l’exacerbation du choc septique pendant le diabète. Des rats Sprague-Dawley (225-250 gr) traités à la STZ (65 mg/kg, i.p.) ou le véhicule ont reçu quatre jours plus tard les LPS (2 mg/kg, i.v.) ou le véhicule en présence ou pas d’un antagoniste du RB1 (SSR240612, 10 mg/kg) administré par gavage. La température corporelle a été mesurée pendant 24h après le traitement. Le SSR240612 a aussi été administré à 9h AM et 9h PM et les rats sacrifiés à 9h AM le jour suivant après un jeûne de 16 h. Les effets de ces traitements ont été mesurés sur les taux plasmatiques d’insuline et de glucose, l’œdème et la perméabilité vasculaire (dans divers tissus avec la technique du Bleu d’Evans) ainsi que sur l’expression du RB1 (PCR en temps réel) dans le cœur et le rein. L’augmentation de la température corporelle après traitement au LPS chez les rats traités ou pas à la STZ a été bloquée par le SSR240612. L’antagoniste a normalisé l’hyperglycémie et amélioré la déficience en insuline chez les rats STZ. Le SSR240612 a inhibé l’œdème et réduit la perméabilité vasculaire dans les tissus des rats diabétiques traités ou pas avec les LPS. La surexpression du RB1 chez les rats traités au STZ et/ou LPS était renversée par le SSR240612. Cet antagoniste a prévenu la mortalité causée par les LPS et LPS plus STZ. Les effets anti-pyrétique, anti-inflammatoire et anti-diabétique du SSR240612 suggèrent que le RB1 puisse représenter une cible thérapeutique valable pour le traitement de la co-morbidité associée au choc septique dans le diabète.

Régulation de protéine C-réactive vasculaire dans le diabète de type 2

Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de mortalité dans les pays occidentaux et représentent une complication majeure du syndrome métabolique. Il est maintenant largement admis que l’athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique et que l’inflammation joue un rôle pathogénique majeur dans l’initiation et la progression de la maladie athéromateuse. Il a été démontré qu’une augmentation des niveaux sériques de la protéine c-réactive (CRP), une protéine de la phase aigüe et un important constituant de la réponse immunitaire de type inné, est associée à un risque cardiovasculaire accru. Ainsi, il a été documenté qu’une augmentation de CRP, tant chez les sujets sains que chez les sujets diabétiques, était associée à une augmentation du risque de morbidité et de mortalité cardiovasculaires. De multiples évidences suggèrent que la CRP puisse non seulement constituer un marqueur de risque des maladies cardiovasculaires mais aussi représenter un facteur pro-athérogénique direct. La dysfonction endothéliale représente un des stades les plus précoces du processus athérosclérotique et un rôle de la CRP dans la pathogenèse de la dysfonction endothéliale est postulé. Outre son origine systémique, la CRP est produite dans la lésion athérosclérotique et par diverses cellules vasculaires, dont les cellules endothéliales. Afin d’élucider le rôle de la CRP vasculaire dans l’altération de la fonction endothéliale associée au syndrome métabolique, nous avons étudié la régulation de l’expression endothéliale de la CRP par les acides gras libres (AGL) et le rôle de la CRP endothéliale dans l’inhibition de la synthèse d’oxyde nitrique (NO) par les AGL. Nos résultats démontrent que :1) l’acide palmitique (PA) induit l’expression génique de CRP au niveau de cellules endothéliales aortiques humaines (HAECs) en culture et, augmente, de manière dose-dépendante, l’expression protéique de la CRP; 2) La pré-incubation des HAECs avec des antioxydants et des inhibiteurs de la i) protéine kinase C (PKC), ii) du facteur nucléaire-kappa B, iii) des Janus kinases et des protéines de transduction et de régulation de la transcription et iv) des protéines kinases activées par les mitogènes prévient l’effet stimulant du PA sur l’expression protéique et génique de la CRP; 3) Le traitement des HAECs par le PA induit une augmentation de la production des espèces réactives oxygénées, un effet prévenu par les inhibiteurs de la PKC et par l’AICAR(5-amino-4-imidazole carboxamide 1-β-D-ribofuranoside), un activateur de la protéine kinase activée par l’AMP; 4) L’incubation des HAECs en présence de PA résulte enfin en une diminution de la production basale endothéliale de NO, un effet abrogé par la préincubation de ces cellules avec un anticorps anti-CRP. Dans l’ensemble, ces données démontrent un effet stimulant du PA sur l’expression de la CRP endothéliale via l’activation de kinases et de facteurs de transcription sensibles au stress oxydatif. Ils suggèrent en outre un rôle de la CRP dans la dysfonction endothéliale induite par les AGL.

Développement de peptidomimétiques antagonistes du récepteur de l’interleukine-1β

Dans ce mémoire, je présente mes études sur la synthèse, la caractérisation et l’évaluation biologique de différentes séries d’analogues du D-heptapeptide appelé 101.10, un modulateur négatif allostérique du récepteur de l’interleukine-1β (IL-1β). Sachant que les peptides ont généralement de faibles propriétés pharmacologiques, le but de ce projet portait sur l’examen des structures nécessaires à la bioactivité, la conformation tridimensionnelle de ces derniers afin d’améliorer la droguabilité du peptide parent. Les stratégies d’optimisation du 101.10 utilisées furent : la coupure N- et C-terminale; la substitution par la proline, α-amino-γ-lactame (Agl), β-amino-γ-lactame (Bgl) et α-amino-β-hydroxy-γ-lactame (Hgl); et la rigidification du squelette à l’aide d’un bicycle, l’indolozidin-2-one (I2aa). Afin de clarifier certaines relations de structure-activité, quelques modifications furent apportées au peptide, incluant l’échange de la thréonine pour la valine, la permutation de la stéréochimie de certains résidus clés ainsi que le remplacement de certaines chaînes latérales par un méthyle. Pour pallier aux difficultés de reproductibilité des résultats avec des échantillons provenant de différentes sources, des études sur l’identité du contre-anion et la pureté du peptide furent conduites. Afin d’évaluer l’effet des modifications sur la conformation aqueuse et l’activité biologique du peptide, des analyses de dichroïsme circulaire et des tests in vitro mesurant l’inhibition de certains effets de l’IL-1β furent effectués. Ces essais cellulaires comportaient l’inhibition de la prolifération de cellules immunes et de l’activation des voies de signalisation inflammatoires du facteur nucléaire κB (NF-κB) et de la protéine kinase activée par mitogène (MAPK), toutes deux stimulées par l’IL-1β. La compilation de ces données a permis de déceler certaines tendances entre la structure, la conformation et l’activité anti-IL-1β des peptidomimétiques.

Stress oxydatif, fonction mitochondriale et maladie inflammatoire de l'intestin

CONTEXTE: Bien que la dysfunction mitochondriale et le stress oxydant jouent des rôles prépondérants dans plusieurs conditions pathologiques, ils n’ont pas été étudiés de façon extensive au niveau du tube digestif qui est constamment exposé aux oxydants (provenant de l’alimentation) et à divers agents pathogènes. L’ingestion simultanée de sels ferreux et d’acide ascorbique peut causer le dommage des macromolécules par oxydation. Le ‘’Nuclear factor erythroid 2 related factor’’ (Nrf2) est un important facteur de transcription sensible au potentiel redox et qui protège contre le stress oxydant en induisant des gènes anti-oxydants et de detoxification par sa liaison à l’élément de réponse antioxydante (ARE). Les fonctions anti-oxydantes et anti-inflammatoires de Nrf2 ont été décrites dans une variété de types cellulaires et de tissus. Cependant son rôle est très peu connu au niveau du tube digestif. OBJECTIFS: Les objectifs sont d’évaluer comment la peroxydation lipidique médiée par le fer/ascorbate (FE/ASC) affecte les fonctions mitochondriales dans les cellules Caco-2/15, et de déterminer l’ampleur de l’implication de Nrf2. MÉTHODES: Le stress oxydant a été induit dans les cellules Caco2/15 en les traitant avec 0.2mm/2mm de FE/ASC. L’augmentation de l’expression de Nrf2 a été obtenue suite au prétraitement des cellules Caco2/15 avec 50 μM d’Olitpraz (OPZ), un puissant activateur. L’invalidation du gène de Nrf2 a été réalisée dans les cellules par transfection avec un vecteur lentiviral contenant un shRNA contre Nrf2. RÉSULTATS: Nos résultats montrent que le traitement des cellules Caco-2/15 avec du FE/ASC (0.2 mm/2 mm) augmente les niveaux du malondialdehyde (MDA), réduit la production d’ATP, entraîne une surcharge mitochondriale de calcium, active l’expression protéique du cytochrome C et de l’AIF (apoptotic inducing factor), réduit l’activité des complexes I, II, 2 III et IV de la chaîne respiratoire mitochondriale, augmente les niveaux de 8-OHdG, un marqueur des dommages à l’ADN mitochondrial, diminue la DNA glycosylase, et altère les expressions génique et protéique des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). De plus, nos observations montrent que l’induction et l’activation de Nrf2 dans les cellules Caco-2/15 résultent en: une augmentation des enzymes anti-oxydantes endogènes (catalase, glutathion peroxydase, et superoxyde dismutase), une réduction du facteur nucléaire NFκβ et de TNF-α, une augmentation de la production d’ ATP et de l’activité des complexes respiratoires (I, II, III, IV) et de PGC-1α, et une régulation des niveaux de la prohibitine mitochondriale, du Bcl-2 anti-apoptotique et de l’occludine. CONCLUSION: Dans l’ensemble, nos résultats montrent que l’exposition aigüe des cellules Caco-2/15 à la peroxydation par le FE/ASC entraîne des effets pathologiques sur les fonctions mitochondriales et l’intégrité de l’ADN, qui sont abolis par l’induction de Nrf2. Il en ressort que Nrf2 joue un rôle majeur dans la protection de l’épithélium intestinal contre le stress oxydant.

Regulation of excitotoxicity in thiamine deficiency : role of glutamate transporters.

L’excitotoxicité est un mécanisme physiopathologique majeur impliqué dans la pathogenèse de la déficience en thiamine (DT). Dans les régions cérébrales vulnérables à la DT, on observe une mort cellulaire induite par excitotoxicité dont l’origine semble être la conséquence d’une perturbation du métabolisme énergétique mitochondrial, d’une dépolarisation membranaire soutenue et d’une diminution de l’absorption du glutamate par les astrocytes suite à la diminution de l’expression des transporteurs EAAT1 et EAAT2. Il est clairement établi que le glutamate joue un rôle central dans l’excitotoxicité lors de la DT. Ainsi, la mise en évidence des mécanismes impliqués dans la diminution de l’expression des transporteurs du glutamate est essentielle à la compréhension de la physiopathologie de la DT. L’objectif de cette thèse consiste en l’étude de la régulation des transporteurs astrocytaires du glutamate et la mise au point de stratégies thérapeutiques ciblant la pathogenèse de l’excitotoxicité lors de l’encéphalopathie consécutive à la DT. Les principaux résultats de cette thèse démontrent des perturbations des transporteurs du glutamate à la fois dans des modèles animaux de DT et dans des astrocytes en culture soumis à une DT. La DT se caractérise par la perte du variant d’épissage GLT-1b codant pour un transporteur du glutamate dans le thalamus et le colliculus inférieur, les régions cérébrales affectées lors d’une DT, en l’absence de modification des niveaux d’ARNm. Ces résultats suggèrent une régulation post-transcriptionnelle de l’expression des transporteurs du glutamate en condition de DT. Les études basées sur l’utilisation d’inhibiteurs spécifiques des facteurs de transcription NFkB et de l’enzyme nucléaire poly(ADP)ribose polymérase-1 (PARP-1) démontrent que la régulation de l’expression du transporteur GLT-1 est sous le contrôle de voies de signalisation NFkB dépendantes de PARP-1. Cette étude démontre une augmentation de l’activation de PARP-1 et de NFkB dans les régions vulnérables chez le rat soumis à une DT et en culture d’astrocytes DT. L’inhibition pharmacologique du facteur de transcription NFkB par le PDTC induit une augmentation des niveaux d’expression de GLT-1, tandis que l’inhibition de PARP-1 par le DPQ conduit à l’inhibition de l’hyperactivation de NFkB observée lors de DT. L’ensemble de ces résultats met en évidence un nouveau mécanisme de régulation des transporteurs du glutamate par l’activation de PARP-1. L’accumulation de lactate est une caractéristique de la DT. Un traitement avec le milieu de culture d’astrocytes en condition de DT sur des cultures d’astrocytes naïfs induit une diminution de l’expression de GLT-1 ainsi qu’une inhibition de la capacité d’absorption du glutamate par les astrocytes naïfs. En revanche, l’administration de lactate exogène ne modifie pas le niveau d’expression protéique de GLT-1. Ainsi, des facteurs solubles autres que le lactate sont sécrétés par des astrocytes en condition de perturbation métabolique et peuvent potentiellement réguler l’activité des transporteurs du glutamate et contribuer à la pathogenèse du syncytium astroglial. En outre, la ceftriaxone, un antibiotique de la famille des β-lactamines, augmente de façon différentielle l’expression du variant-d’épissage GLT-1 dans le colliculus inférieur chez le rat DT et en culture d’astrocytes DT. Ces résultats suggèrent que la ceftriaxone peut constituer une avenue thérapeutique dans la régulation de l’activité des transporteurs du glutamate lors de DT. Pour conclure, la mort cellulaire d’origine excitotoxique lors de DT survient en conséquence d’une dysfonction mitochondriale associée à une perturbation du métabolisme énergétique cérébral. La modification de l’expression des transporteurs du gluatamate est sous le contrôle des voies de signalisation NFkB dépendantes du facteur PARP-1. De plus, l’inhibition métabolique et l’augmentation des sécrétions de lactate observées lors de DT peuvent également constituer un autre mécanisme physiopathologique expliquant la diminution d’expression des transporteurs de glutamate. Enfin, la ceftriaxone pourrait représenter une stratégie thérapeutique potentielle dans le traitement de la régulation de l’expression des transporteurs du glutamate et de la perte neuronale associés à l’excitotoxicité observée lors de DT.

The Role of MicroRNA Regulation of Cardiac Ion Channel in Arrhythmia

La fibrillation auriculaire (FA) est le trouble du rythme le plus fréquemment observé en pratique clinique. Elle constitue un risque important de morbi-mortalité. Le traitement de la FA reste un défi majeur en lien avec les nombreux effets secondaires associés aux approches thérapeutiques actuelles. Dans ce contexte, une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents à la FA est essentielle pour le développement de nouvelles thérapies offrant un meilleur rapport bénéfice/risque pour les patients. La FA est caractérisée par i) un remodelage électrique délétère associé le plus souvent ii) à un remodelage structurel du myocarde favorisant la récurrence et le maintien de l’arythmie. La diminution de la période réfractaire effective au sein du tissu auriculaire est un élément clef du remodelage électrique. Le remodelage structurel, quant à lui, se manifeste principalement par une fibrose tissulaire qui altère la propagation de l’influx électrique dans les oreillettes. Les mécanismes moléculaires impliqués dans la mise en place de ces deux substrats restent mal connus. Récemment, le rôle des microARNs (miARNs) a été pointé du doigt dans de nombreuses pathologies notamment cardiaques. Dans ce contexte les objectifs principaux de ce travail ont été i) d'acquérir une compréhension approfondie du rôle des miARNs dans la régulation de l’expression des canaux ioniques et ii) de mieux comprendre le rôle de ces molécules dans l’installation d’un substrat favorable a la FA. Nous avons, dans un premier temps, effectué une analyse bio-informatique combinée à des approches expérimentales spécifiques afin d’identifier clairement les miARNs démontrant un fort potentiel de régulation des gènes codant pour l’expression des canaux ioniques cardiaques humains. Nous avons identifié un nombre limité de miARNs cardiaques qui possédaient ces propriétés. Sur la base de ces résultats, nous avons démontré que l’altération de l'expression des canaux ioniques, observée dans diverse maladies cardiaques (par exemple, les cardiomyopathies, l’ischémie myocardique, et la fibrillation auriculaire), peut être soumise à ces miARNs suggérant leur implication dans l’arythmogénèse. La régulation du courant potassique IK1 est un facteur déterminant du remodelage électrique auriculaire associée à la FA. Les mécanismes moléculaires sous-jacents sont peu connus. Nous avons émis l’hypothèse que l'altération de l’expression des miARNs soit corrélée à l’augmentation de l’expression d’IK1 dans la FA. Nous avons constaté que l’expression de miR-26 est réduite dans la FA et qu’elle régule IK1 en modulant l’expression de sa sous-unité Kir2.1. Nous avons démontré que miR-26 est sous la répression transcriptionnelle du facteur nucléaire des lymphocytes T activés (NFAT) et que l’activité accrue de NFATc3/c4, aboutit à une expression réduite de miR-26. En conséquence IK1 augmente lors de la FA. Nous avons enfin démontré que l’interférence in vivo de miR-26 influence la susceptibilité à la FA en régulant IK1, confirmant le rôle prépondérant de miR-26 dans le remodelage auriculaire électrique. La fibrose auriculaire est un constituant majeur du remodelage structurel associé à la FA, impliquant l'activation des fibroblastes et l’influx cellulaire du Ca2 +. Nous avons cherché à déterminer i) si le canal perméable au Ca2+, TRPC3, jouait un rôle dans la fibrose auriculaire en favorisant l'activation des fibroblastes et ii) étudié le rôle potentiel des miARNs dans ce contexte. Nous avons démontré que les canaux TRPC3 favorisent l’influx du Ca2 +, activant la signalisation Ca2 +-dépendante ERK et en conséquence activent la prolifération des fibroblastes. Nous avons également démontré que l’expression du TRPC3 est augmentée dans la FA et que le blocage in vivo de TRPC3 empêche le développement de substrats reliés à la FA. Nous avons par ailleurs validé que miR-26 régule les canaux TRPC3 en diminuant leur expression dans les fibroblastes. Enfin, nous avons montré que l'expression réduite du miR-26 est également due à l’activité augmentée de NFATc3/c4 dans les fibroblastes, expliquant ainsi l’augmentation de TRPC3 lors de la FA, confirmant la contribution de miR-26 dans le processus de remodelage structurel lié à la FA. En conclusion, nos résultats mettent en évidence l'importance des miARNs dans la régulation des canaux ioniques cardiaques. Notamment, miR-26 joue un rôle important dans le remodelage électrique et structurel associé à la FA et ce, en régulant IK1 et l’expression du canal TRPC3. Notre étude démasque ainsi un mécanisme moléculaire de contrôle de la FA innovateur associant des miARNs. miR-26 en particulier représente apres ces travaux une nouvelle cible thérapeutique prometteuse pour traiter la FA.