Les fluctuations glycémiques et l'inflammation dans le diabète secondaire à la fibrose kystique

La fibrose kystique (FK) est la maladie autosomique récessive la plus fréquente chez les individus de race caucasienne. Elle est secondaire à la mutation du gène Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator (CFTR). Grâce à des traitements plus agressifs, la médiane de l’espérance de vie des individus atteints de la FK a augmenté et cette augmentation est associée à l’émergence du diabète secondaire ou associé à la FK (DAFK), une complication associée à une augmentation du taux de mortalité. La pathophysiologie du DAFK n’est pas parfaitement comprise. Par exemple, la cause de l’accélération de la perte de la fonction pulmonaire, qui débute des années avant l’apparition du DAFK, n'est pas élucidée. Tous les patients atteints de la FK, même ceux sans le DAFK, présentent de l’hyperglycémie et des fluctuations glycémiques. D’ailleurs, une étude a démontré que la réactivité immunitaire est affectée par l’hyperglycémie dans un modèle animal de la FK et il y a des évidences que les lymphocytes sans CFTR fonctionnel ou en présence d’un excès de glucose ont des réactions inflammatoires anormales. Donc, nous avons émis l’hypothèse que les patients atteints de la FK, surtout ceux non-diabétiques et pré-diabétiques, auront une plus grande proportion de lymphocytes Th17 et Treg produisant la cytokine pro-inflammatoire IL-17A comparativement aux sujets sains et que l’augmentation de cette cytokine pourrait influencer la chute accélérée des fonctions pulmonaires avant l’apparition du DAFK. Des niveaux élevés d’IL-17A sont retrouvés dans les poumons des patients atteints de la FK et dans le sang périphérique des patients avec le diabète de type 1 (DT1) et de type 2 (DT2). L’IL-17A peut aussi être produite par les lymphocytes Treg dysfonctionnels. Habituellement, ces lymphocytes atténuent les réponses inflammatoires excessives, mais lorsqu’ils sont dysfonctionnels, ils peuvent produire de l’IL-17A, contribuant ainsi à l’état inflammatoire. De plus, nous avons supposé que les proportions de Th17 et Treg produisant de l’IL-17A seront associées aux fonctions pulmonaires des patients atteints de la FK et que l’alimentation, l’activité physique et la composition corporelle influenceraient ces relations. Les résultats de cette thèse ont montré que, malgré une association entre la proportion de lymphocytes dans le sang périphérique et les indices de fluctuations glycémiques, celles-ci n’influençaient pas les proportions de lymphocytes Th17 et Treg produisant de l’IL-17A lorsqu’ils étaient mis en culture pour 24 ou 48 heures dans des milieux contenant soit 5 mM ou 25 mM de glucose et stimulés par le phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) et le phytohemagglutinine (PHA) ou, encore, non stimulés. De plus, ces proportions étaient semblables entre les patients atteints de la FK et les individus en santé. Toutefois, les proportions de lymphocytes Treg stimulés produisant de l’IL-17A des sujets sains étaient plus élevées que les proportions de lymphocytes Treg non stimulés de tous les participants (patients atteints de la FK et individus en santé). Tout ceci suggérant donc que les Treg des sujets sains et atteints de la FK ne réagissaient pas de la même façon à la stimulation. D’ailleurs, la durée d’incubation affectait les proportions de Th17 produisant de l’IL-17A, mais elle n’avait aucun effet sur les proportions de Treg produisant cette cytokine. Donc, ces types cellulaires réagissaient différemment dans les mêmes milieux de culture. De plus, nous avons observé que seulement l’énergie provenant des glucides affectait modestement les indices de fluctuations glycémiques et que les proportions de Th17 et Treg produisant de l’IL-17A n’étaient pas associées aux fonctions pulmonaires des patients atteints de la FK. En conclusion, les patients atteints de la FK avaient plus d’hyperglycémie et de fluctuations glycémiques, mais elles n’influençaient pas les proportions de lymphocytes Th17 et Treg produisant de l’IL-17A ex vivo. Dans des études futures, il faudrait étudier le rôle de l’IL-17A dans les poumons des patients avec et sans le DAFK et réaliser une étude prospective pour déterminer si une augmentation des niveaux d’IL-17A chez les patients sans le DAFK se traduit par une chute accélérée des fonctions pulmonaires avant l’apparition de cette complication.

Le rôle du stress oxydant dans les changements épigénétiques contribuant aux complications du syndrome métabolique.

La méthylation de l'ADN est l'une des modifications épigénétiques au niveau des îlots CpG. Cette modification épigénétique catalysée par les ADN méthyltransférases (DNMTs) consiste en la méthylation du carbone 5' d’une cytosine ce qui aboutit à la formation de 5-méthylcytosine. La méthylation de l'ADN est clairement impliquée dans l'inactivation des gènes et dans l'empreinte génétique. Elle est modulée par la nutrition, en particulier par les donneurs de méthyle et par une restriction protéique. Ces modifications épigénétiques persistent plus tard dans la vie et conduisent au développement de nombreuses pathologies telles que le syndrome métabolique et le diabète de type 2. En fait, de nombreux gènes clés subissent une modification de leur état de méthylation en présence des composants du syndrome métabolique. Cela montre que la méthylation de l'ADN est un processus important dans l'étiologie du syndrome métabolique. Le premier travail de ce doctorat a porté sur la rédaction d’un article de revue qui a examiné le cadre central du syndrome métabolique et analyser le rôle des modifications épigénétiques susceptibles d'influer sur l'apparition du stress oxydant et des complications cardiométaboliques. D’autre part, les cellules intestinales Caco-2/15, qui ont la capacité de se différencier et d’acquérir les caractéristiques physiologiques de l'intestin grêle, ont été utilisées et traitées avec du Fer-Ascorbate pour induire un stress oxydant. Le Fer-Ascorbate a induit une augmentation significative de l’inflammation et de la peroxydation des lipides (malondialdehyde) ainsi que des altérations de de la défense antioxydante (SOD2 et GPx) accompagnées de modifications épigénétiques. De plus, la pré-incubation des cellules avec de la 5-aza-2'-désoxycytidine, un agent de déméthylation et/ou l’antioxydant Trolox a normalisé la défense antioxydante, réduit la peroxydation des lipides et prévenu l'inflammation. Ce premier travail a démontré que les modifications du redox et l’inflammation induites par le Fer-Ascorbate peuvent impliquer des changements épigénétiques, plus particulièrement des changements dans la méthylation de l’ADN. Pour mieux définir l’impact du stress oxydant au niveau nutritionnel, des cochons d’Inde âgés de trois jours ont été séparés en trois groupes : 1) Témoins: alimentation régulière; 2) Nutrition parentérale (NP) 3) H2O2 : Témoins + 350 uM H2O2. Après quatre jours, pour un groupe, les perfusions ont été stoppées et les animaux sacrifiés pour la collecte des foies. Pour l’autre groupe d’animaux, les perfusions ont été arrêtées et les animaux ont eu un accès libre à une alimentation régulière jusqu'à la fin de l’étude, huit semaines plus tard où ils ont été sacrifiés pour la collecte des foies. Ceci a démontré qu’à une semaine de vie, l'activité DNMT et les niveaux de 5'-méthyl-2'-désoxycytidine étaient inférieurs pour les groupes NP et H2O2 par rapport aux témoins. A neuf semaines de vie, l’activité DNMT est restée basse pour le groupe NP alors que les niveaux de 5'-méthyl-2'-désoxycytidine étaient plus faibles pour les groupes NP et H2O2 par rapport aux témoins. Ce travail a démontré que l'administration de NP ou de H2O2, tôt dans la vie, induit une hypométhylation de l'ADN persistante en raison d'une inhibition de l'activité DNMT. Finalement, des souris ayant reçu une diète riche en gras et en sucre (HFHS) ont été utilisées comme modèle in vivo de syndrome métabolique. Les souris ont été nourris soit avec un régime standard chow (témoins), soit avec une diète riche en gras et en sucre (HFHS) ou avec une diète HFHS en combinaison avec du GFT505 (30 mg/kg), un double agoniste de PPARα et de PPARδ, pendant 12 semaines. La diète HFHS était efficace à induire un syndrome métabolique étant donnée l’augmentation du poids corporel, du poids hépatique, des adiposités viscérales et sous-cutanées, de l’insensibilité à l’insuline, des lipides plasmatiques et hépatiques, du stress oxydant et de l’inflammation au niveau du foie. Ces perturbations étaient accompagnées d’une déficience dans l’expression des gènes hépatiques PPARα et PPARγ concomitant avec une hyperméthylation de leurs promoteurs respectifs. L’ajout de GFT505 à la diète HFHS a empêché la plupart des effets cardiométaboliques induits par la diète HFHS via la modulation négative de l’hyperméthylation des promoteurs, résultant en l’augmentation de l’expression des gènes hépatiques PPARα et PPARγ. En conclusion, GFT505 exerce des effets métaboliques positifs en améliorant le syndrome métabolique induit par l'alimentation HFHS via des modifications épigénétiques des gènes PPARs. Ensemble, les travaux de cette thèse ont démontré que le stress oxydant provenant de la nutrition induit d’importants changements épigénétiques pouvant conduire au développement du syndrome métabolique. La nutrition apparait donc comme un facteur crucial dans la prévention de la reprogrammation fœtale et du développement du syndrome métabolique. Puisque les mécanismes suggèrent que le stress oxydant agit principalement sur les métabolites du cycle de la méthionine pour altérer l’épigénétique, une supplémentation en ces molécules ainsi qu’en antioxydants permettrait de restaurer l’équilibre redox et épigénétique.

Selective inhibition of inducible nitric oxide synthase prevents lipid peroxidation in cartilage from patients with osteoarthritis.

INTRODUCTION: Emerging evidence indicates that nitric oxide (NO), which is increased in osteoarthritic (OA) cartilage, plays a role in 4-hydroxynonenal (HNE) generation through peroxynitrite formation. HNE is considered as the most reactive product of lipid peroxidation (LPO). We have previously reported that HNE levels in synovial fluids are more elevated in knees of OA patients compared to healthy individuals. We also demonstrated that HNE induces a panoply of inflammatory and catabolic mediators known for their implication in OA cartilage degradation. The aim of the present study was to investigate the ability of inducible NO synthase (iNOS) inhibitor, L-NIL (L-N6-(L-Iminoethyl)Lysine), to prevent HNE generation through NO inhibition in human OA chondrocytes. METHOD: Cells and cartilage explants were treated with or without either an NO generator (SIN or interleukin 1beta (IL-1β)) or HNE in absence or presence of L-NIL. Protein expression of both iNOS and free-radical-generating NOX subunit p47 (phox) were investigated by western blot. iNOS mRNA detection was measured by real-time RT-PCR. HNE production was analysed by ELISA, Western blot and immunohistochemistry. S-nitrosylated proteins were evaluated by Western Blot. Prostaglandin E2 (PGE2) and metalloproteinase 13 (MMP-13) levels as well as glutathione S-transferase (GST) activity were each assessed with commercial kits. NO release was determined using improved Griess method. Reactive oxygen species (ROS) generation was revealed using fluorescent microscopy with the use of commercial kits. RESULTS: L-NIL prevented IL-1β-induced NO release, iNOS expression at protein and mRNA levels, S-nitrosylated proteins and HNE in a dose dependent manner after 24h of incubation. Interestingly, we revealed that L-NIL abolished IL-1β-induced NOX component p47phox as well as ROS release. The HNE-induced PGE2 release and both cyclooxygenase-2 (COX-2) and MMP-13 expression were significantly reduced by L-NIL addition. Furthermore, L-NIL blocked the IL-1β induced inactivation of GST, an HNE-metabolizing enzyme. Also, L-NIL prevented HNE induced cell death at cytotoxic levels. CONCLUSION: Altogether, our findings support a beneficial effect of L-NIL in OA by preventing LPO process in NO-dependent and/or independent mechanisms.

Addition of exogenous polypeptides on the mammalian reovirus outer capsid using reverse genetics

Addition of exogenous peptide sequences on viral capsids is a powerful approach to study the process of viral infection or to retarget viruses toward defined cell types. Until recently, it was not possible to manipulate the genome of mammalian reovirus and this was an obstacle to the addition of exogenous sequence tags onto the capsid of a replicating virus. This obstacle has now been overcome by the advent of the plasmid-based reverse genetics system. In the present study, reverse genetics was used to introduce different exogenous peptides, up to 40 amino acids long, at the carboxyl-terminal end of the σ1 outer capsid protein. The tagged viruses obtained were infectious, produce plaques of similar size, and could be easily propagated at hight titers. However, attempts to introduce a 750 nucleotides-long sequence failed, even when it was added after the stop codon, suggesting a possible size limitation at the nucleic acid level.

Studies on Copepod Parasites on Elasmobranchs of Kerala Coast

The present study of the parasitic copepods gives the taxonomic description of thirty one species of parasites collected from various elasmobranch fishes of Kerala coast. Copepods parasitic on fishes include three sub orders, viz. poecilostomatoida, cyclopoida and siphonostomatoida. Parasitic copepods of elasmobranch fishes for the present study were collected from different fish landing centres of Kerala and by undertaking regular fishing trips. The collected parasites are identified to the species level and described. It is found that out of thirty one species, fifteen are new to science. They belong to the genera viz. Nothobomolochus Vervoot, 1962, Caligus Muller, 1785, Alebion, Kroyer, 1863, Gloipotes Steenstrup and Lutken, 1861, Pandarus Leach,1819, Perissopus Steenstrup and Lutken, 1861, Echthrogaleus Steenstrup and Lutken, 1861 and Kroyeria van Beneden, 1853. Fifteen new host records were reported. Two genera viz. Echthrogaleus and Entepherus were reported for first time from Indian waters. A new genus called Penicillus was erected. The general observations made during this study revealed certain interesting aspects of host-parasite relationship, host specificity, site specificity, adaptive modifications and geographical distribution.

Studies on food and feeding of marine demersal finfishes with special reference to trophic interactions

Food and feeding habits of fourteen demersal finfishes exploited off the Karnataka coast were studied to investigate trophic interactions within the marine food web. Index of Relative Importance (lRI),Ontogenetic, seasonal (pre-monsoon, monsoon and post-monsoon) variation in feeding and prey-predator relationship studies were conducted.The results of prey-predator trophic interaction studies identified four major trophic guilds based on the predators feeding similarity.Trophic guild I is 'copepod and detritus fceders'with an average group similarity of 61.4%. The second trophic guild, 'prawn and crab feeders'with an average similarity of 52.7%. 'Acetes feeders', the largest trophic guild with an average group similarity of 62.5%, composed of six demersal finfish species.The guild 'piscivores' is constituted by C. limba/us and P. arsius with an average similarity of 45%.For each predator, ontogenetic diet shift is common and is characterized by prey of low to high trophic level.Strong selection of certain prey types was observed in some predators while most of them avoided abundant prey.In addition to Acetes spp, strong predation impact was observed for penaeid prawns, epibenthic crabs and detritus.This information on trophic guilds and prey-predator interactions can be used to construct trophic model on the benthic ecosystem off Karnataka and to investigate fishery induced changes as well as predation impact of different animals on commercially important demersals

Ground-state self-consistent calculation of quantum dots under magnetic fields: Addition spectrum

A density-functional self-consistent calculation of the ground-state electronic density of quantum dots under an arbitrary magnetic field is performed. We consider a parabolic lateral confining potential. The addition energy, E(N+1)-E(N), where N is the number of electrons, is compared with experimental data and the different contributions to the energy are analyzed. The Hamiltonian is modeled by a density functional, which includes the exchange and correlation interactions and the local formation of Landau levels for different equilibrium spin populations. We obtain an analytical expression for the critical density under which spontaneous polarization, induced by the exchange interaction, takes place.

Characterization of polyhydroxyalkanoates accumulating vibrios from marine benthic environments and production studies of polyhydroxyalkanoates by Vibrio sp. BTKB33

The present work deals with the characterization of polyhydroxyalkanoates accumulating vibrios from marine benthic environments and production studies of polyhydroxyalkanoates by vibrio sp.BTKB33. Vibrios are a group of (iram negative, curved or straight motile rods that normally inhabit the aquatic environments.The present study therefore aimed at evaluating the occurrence of PHA accumulating vibrios inhabiting marine benthic environments; characterizing the potential PHA accumulators employing phenotypic and genotypic approaches and molecular characterization of the PHA synthase gene. The study also evaluated the PHA production in V:'hri0 sp. strain BTKB33, through submerged fennentation using statistical optimization and characterized the purified biopolymer. Screening for PHA producing vibrios from marine benthic environments. Characterization of PHA producers employing phenotypic and genotypic approaches.The incidence of PHA accumulation in Vibrio sp. isolated from marine sediments was observed to be high, indicating that the natural habitat of these bacteria are stressful. Considering their ubiquitous nature, the ecological role played by vibrios in maintaining the delicate balance of the benthic ecosystem besides returning potential strains, with the ability to elaborate a plethora of extracellular enzymes for industrial application, is significant. The elaboration of several hydrolytic enzymes by individuals also emphasize the crucial role of vibrios in the mineralization process in the marine environment. This study throws light on the extracellular hydrolytic enzyme profile exhibited by vibrios. It was concluded that apart from the PHA accumulation, presence of exoenzyme production and higher MAR index also aids in their survival in the highly challenging benthic enviromnents. The phylogenetic analysis of the strains and studies on intra species variation within PHA accumulating strains reveal their diversity. The isolate selected for production in this study was Vibrio sp. strain BTKB33, identified as V.azureus by 16S rDNA sequencing and phenotypic characterization. The bioprocess variables for PHA production utilising submerged fermentation was optimized employing one-factor-at-a-time-method, PB design and RSM studies. The statistical optimization of bioprocess variables revealed that NaCl concentration, temperature and incubation period are the major bioprocess variables influencing PHA production and PHA content. The presence of Class I PHA synthase genes in BTKB33 was also unveiled. The characterization of phaC genes by PCR and of the extracted polymer employing FTIR and NMR analysis revealed the presence of polyhydroxybutyrate, smallest known PI-IAs, having wider domestic, industrial and medical application. The strain BTKB33 bearing a significant exoenzyme profile, can thus be manipulatedin future for utilization of diverse substrates as C- source for PHA production. In addition to BTKB33, several fast growing Vibrio sp. having PHA accumulating ability were also isolated, revealing the prospects of this environment as a mine for novel PHA accumulating microbes. The findings of this study will provide a reference for further research in industrial production of PHAs from marine microorganisms .

Studies on the planktonic copepods calanoida scolecithricidae of the Indian Ocean

The main purpose of the Study is to outline the main distributional features of the species of the calonoid copepod family seolecithricidae in the Indian Ocean Expedition collections and to distinguish and describe their niches. In the present thesis 27 species belonging to 7 genera were identified of which 2 were new records from the Indian Ocean and one was described as a new species. In addition to the general treatment of the taxonomy, zoogeography and species diversity in relation to various environmental parameters are also attempted

An investigation on the effects of Ag addition in the powder — in tube processing of long multifilamentary (Bi,Pb) - 2223/Ag superconducting tapes

It is important that long superconducting tape must have desired strain tolerance (less reduction of Jc with applied strains) and stress tolerance (less reduction of JC in applied stresses) for its use as coils and magnets. Ag addition to the BPSCCO system has many advantages with its physical and chemical inertness to the system, reduces the processing temperature, and promotes the grain growth, grain alignment and connectivity. All these not only enhance the critical current density of the tapes but also improve the mechanical properties. But the published results show very much scattering on the type of Ag additive to be selected, method of addition and its optimum percentage. Also there are some negative reports in this regard. The present work has been undertaken to study the effect of silver addition in different forms (Ag powder, Ag2O, AgNO3) on the superconducting and mechanical properties of (Bi,Pb)-2223/Ag tapes and to find out a suitable form of Ag additive and its optimum percentage to have better superconducting and mechanical properties. Also it is the aim of the present work is to optimise the process parameters needed to prepare (Bi,Pb)-2223/Ag multifilamentary tapes of length ~ 12 m in solenoid and pancake coil forms with good critical current density and homogeneity of J C along the length of the tapes.

Studies on The Copepod Fish Parasites of Kerala Coast

The present study of the parasitic copepods gives an account of the taxonomic description of seventy seven species of parasites collected from the food fishes of the Kerala coast. Out of the seventy seven species described, fourteen are new to science, two new records for the Indian waters and ten new host records. The males of Parapetalus longipinnatus Rangnekar and Lerna~thropus indicus Pillai were collected and described for the first time. The parasites described belong to the suborders Cyclopoida, Caligoida and Lernaeopodoida. The available description of many species of this locality is reviewed and supplemented with the help of the present detailed study. The general observations made during this study reveale certain interesting aspects of the host parasite relationship, host specificity, adaptive modification and geographical distribution. A brief discussion of these observations made is also presented.

Studies on the freshwater copepod fish parasites of Kerala

Studies on parasitic copepods from freshwater fishes are still in its infancy. In recent years, there- is a renewed enthusiasm in the study of freshwater fish parasites due to rapidly increasing aquaculture practices. The importance of diseases and their control assumes great significance because of the adverse impact of diseases on fish production and its economy. Copepods are one of the most harmful parasites of freshwater fishes. Reports on the damages caused by copepod parasites from different parts on the world are increasing alarmingly. But the information on parasitic copepods of freshwater fishes in India is quite meagre. Knowledge regarding this group of parasites, their Biology and pathology from Kerala. is lacking. The thesis consists of five chapters. The first chapter is a general introduction which deals with the review of literature on various aspects of parasitic copepods viz; systematics, life history, host-parasite relationship, ecology, pathogenicity, prophylaxis and control measures. Systematics of parasitic copepods of freshwater fishes collected during the present study forms the second chapter. The third chapter deals with the life cycle study of the new Lernaeid copepod, Lernaea osphronemi. The fourth chapter contains host-parasite relationship. ecology and treatment of ‘the’ new species of Lernaea On Osphronemus goramy. General observations and a summary of the entire work constitute the fifth chapter