Development of Ewing's sarcoma from primary bone marrow-derived mesenchymal stem cells

SUMMARY : Ewing's sarcoma is a member of Ewing's family tumors (ESPY) and the second most common solid bone and soft tissue malignancy of children and young adults. It is associated in 85% of cases with the t(11;22)(q24:q12) chromosomal translocation that generates fusion of the 5' segment of the EWSR1 gene with the 3' segment of the ETS family gene FLI-1. The EWSR1-FLI-1 fusion protein behaves as an aberrant transcriptional activator and is believed to contribute to ESFT development. However, EWSR1-FLI-1 induces growth arrest and apoptosis in normal fibroblasts, and primary cells that are pemissive for its putative oncogenic properties have not been discovered, hampering basic understanding of ESFT biology. Here, we show that EWSR1-FLI-1 alone can transform mouse primary bone marrow-derived mesenchymal progenitor cells and generate tumors that display hallmarks of Ewing's sarcoma, including a small round cell phenotype, expression of ESFT-associated markers, insulin like growth factor-I dependence, and induction or repression of numerous EWSR1-FLI-1 target genes. Consistent with this finding, we tested the possibility that human mesenchymal stem cells (hMSC) might also provide a permissive cellular environment for EWSR1-FLI-1, and could represent the first adequate primary human cellular background for the oncogenic properties of the fusion protein. Indeed, expression of EWSR1-FLI-1 in human mesenchymal stem cells (hMSC) was not only stably maintained without inhibiting proliferation, but induced a gene expression profile bearing striking similarity to that of ESFT, including genes that are among the highest ESFT discriminators. Expression of EWSR1-FLI-1 in hMSCs may recapitulate the initial steps of Ewing's sarcoma development, allowing identification of genes that play an important role early in its pathogenesis. Among relevant candidate transcripts induced by EWSR1-FL/-1 in hMSC we found the polycomb group gene EZH2 which we show to play a critical role in Ewing's sarcoma growth. These observations provide the first identification of candidate primary cells from which ESFTs originate and suggest that EWSR1-FLI-1 expression may constitute the initiating event in ESFT pathogenesis. Le sarcome d' Ewing est un membre de la famille des tumeurs Ewing (ESFT) et représente la deuxième tumeur maligne solide de l'os et des tissus mous chez les enfants et les jeunes adultes. Cette tumeur est associée dans 85% des cas avec la translocation chromosomique t(11;22)(g24:g12), qui génère la fusion entre le segment 5' du gène EWSR1 avec le segment 3' du gène FLI-1, appartenant à la famille des facteurs de transcription ETS. La protéine de fusion EWSR1-FLI-1 qui en dérive joue le rSle d'un facteur de transcription aberrant, et est supposée contribuer de manière décisive au processus de développement des ESFTs. Néanmoins, l'expression de EWSR1-FLI-1 dans des fibroblastes normaux induit un arrêt de croissance et leur apoptose, et les cellules primaires permissives pour les propriétés oncogéniques attribuées à la translocation n'ont pas encore été identifiées, empêchant la compréhension de la biologie de base du sarcome d'Ewing. Dans ce travail on montre que l'expression de EWSR1-FLI-1 uniquement est capable de transformer des cellules souches mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse de la souris, pour générer des tumeurs qui présentent les caractéristiques du sarcome d' Ewing humain, et notamment une morphologie de petites cellules bleues et rondes, l'expression de marqueurs associés aux ESFTs, une dépendance du facteur de croissance IGF-1, et l'induction ou la répression de nombreux gènes cibles connus de EWSR1-FLI-1. Sur la base de ces observations, on a testé la possibilité que les cellules souches mésenchymateuses humaines (hMSCs) puissent aussi fournir un environnement cellulaire permissif pour EWSR1-FLI-1 ; et représenter le premier background cellulaire humain adéquat pour la manifestation du pouvoir oncogénique de la protéine de fusion. En effet, l'expression de EWSR1-FLI-1 dans des cellules souches mésenchymateuses humaines s'est révélée non seulement maintenue, mais elle a induit un profil d'expression génétique étonnamment similaire à celui des ESFTs humains, incluant les gènes qui ont été rapportés comme étant les plus discriminatifs pour ces tumeurs. L'expression de EWSR1-FLI-1 dans les hMSCs pourrait récapituler les étapes initiales du développement du sarcome d' Ewing, et de ce fait consentir à identifier les gènes qui jouent un rôle crucial dans sa pathogenèse précoce. Parmi les transcrits relevant indults par EWSR1-FL/-9 dans les hMSCs nous avons découvert le gène du groupe des polycomb EZH2, que nous avons par la suite démontré jouer un rôle essentiel dans la croissance du sarcome de Ewing. Ces observations apportent pour la première fois l'identification d'une cellule primaire candidate pour représenter la cellule d'origine des ESFTs, et en même temps suggèrent que l'expression de EWSR1-FLI-1 peut constituer l'événement initial dans la pathogenèse du sarcome d' Ewing.

Detection of human growth hormone doping in urine: out of competition tests are necessary.

The misuse of human growth hormone (hGH) in sport is deemed to be unethical and dangerous because of various adverse effects. Thus, it has been added to the International Olympic Committee list of banned substances. Until now, the very low concentration of hGH in the urine made its measurement difficult using classical methodology. Indeed, for routine diagnosis, only plasma measurements were available. However, unlike blood samples, urine is generally provided in abundant quantities and is, at present, the only body fluid allowed to be analysed in sport doping controls. A recently developed enzyme-linked immunosorbent assay (Norditest) makes it now possible, without any extraction, to measure urinary hGH (u-hGH) in a dynamic range of 2-50 ng hGH/l. In our protocol, untreated and treated non-athlete volunteers were followed. Some of them received therapeutical doses of recombinant hGH (Norditropin) for one week either intramuscularly (three increasing doses) or subcutaneously (12 i.u. every day). The u-hGH excretion after treatment showed dramatic increases of 50-100 times the basal values and returned to almost the mean normal level after 24 h. u-hGH was also measured in samples provided by the anti-doping controls at major and minor competitions. Depending on the type of efforts made during the competition, the hGH concentration in urine was dramatically increased. Insulin-like growth factor binding proteins and beta 2-microglobulins in urine and/or in blood could be necessary for the correct investigation of any hGH doping test procedure.

A nutritional intervention study with hydrolyzed collagen in pre-pubertal Spanish children: influence on bone modeling biomarkers

Aim: The aim of the study was to investigate the influence of dietary intake of commercial hydrolyzed collagen (Gelatine Royal ®) on bone remodeling in pre-pubertal children. Methods: A randomized double-blind study was carried out in 60 children (9.42 ± 1.31 years) divided into three groups according to the amount of partially hydrolyzed collagen taken daily for 4 months: placebo (G-I, n = 18), collagen (G-II, n = 20) and collagen + calcium (G-III, n = 22) groups. Analyses of the following biochemical markers were carried out: total and bone alkaline phosphatase (tALP and bALP), osteocalcin, tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP), type I collagen carboxy terminal telopeptide, lipids, calcium, 25-hydroxyvitamin D, insulin-like growth factor 1 (IGF-1), thyroid-stimulating hormone, free thyroxin and intact parathormone. Results: There was a significantly greater increase in serum IGF-1 in G-III than in G II (p < 0.01) or G-I (p < 0.05) during the study period, and a significantly greater increase in plasma tALP in G-III than in G-I (p < 0.05). Serum bALP behavior significantly (p < 0.05) differed between G-II (increase) and G-I (decrease). Plasma TRAP behavior significantly differed between G-II and G-I (p < 0.01) and between G-III and G-II (p < 0.05). Conclusion: Daily dietary intake of hydrolyzed collagen seems to have a potential role in enhancing bone remodeling at key stages of growth and development.

Improvement in growth after two years of growth hormone therapy in very young children born small for gestational age and without spontaneous catch-up growth: results of a multicenter, controlled, randomized, open clinical trial.

CONTEXT GH treatment is effective in children born small for gestational age (SGA); however, its effectiveness and safety in very young SGA children is unknown. OBJECTIVE The aim was to analyze the outcome of very young SGA children treated with GH and followed for 2 yr. The results after 24 months of treatment, compared with a control group without treatment during 12 months followed by 12 months of treatment, are shown. DESIGN We performed a multicenter, controlled, randomized, open trial. SETTINGS The pediatric endocrinology departments of 14 public hospitals in Spain participated in the study. PATIENTS Seventy-six children, aged 2-5 yr born SGA and without catch-up growth, were studied. INTERVENTION Children received GH at 0.06 mg/kg.d for 2 yr (group I) or were followed for 12 months with no treatment and then treated for 12 months (group II). MAIN OUTCOME MEASURES Age, general health status, pubertal stage, bone age, height, weight, biochemical and hormonal analyses, and adverse side effects were determined at biannual check-ups. RESULTS The mean height sd score gain for chronological age in children treated for 24 months (group I) was 2.10, whereas in those treated only during the last 12 months (group II) was 1.43. In both groups, children under 4 yr of age had the greatest gain in growth velocity. No significant acceleration of bone age or side effects related to treatment was seen. CONCLUSION Very young SGA children without spontaneous catch-up growth could benefit from GH treatment because growth was accelerated and no negative side effects were observed.

Regulation of glucose transporter expression in cardiac myocytes: p38 MAPK is a strong inducer of GLUT4.

OBJECTIVE: In vivo differentiation of cardiac myocytes is associated with downregulation of the glucose transporter isoform GLUT1 and upregulation of the isoform GLUT4. Adult rat cardiomyocytes in primary culture undergo spontaneous dedifferentiation, followed by spreading and partial redifferentiation, which can be influenced by growth factors. We used this model to study the signaling mechanisms modifying the expression of GLUT4 in cardiac myocytes. RESULTS: Adult rat cardiomyocytes in primary culture exhibited spontaneous upregulation of GLUT1 and downregulation of GLUT4, suggesting resumption of a fetal program of GLUT gene expression. Treatment with IGF-1 and, to a minor extent, FGF-2 resulted in restored expression of GLUT4 protein and mRNA. Activation of p38 MAPK mediated the increased expression of GLUT4 in response to IGF-1. Transient transfection experiments in neonatal cardiac myocytes confirmed that p38 MAPK could activate the glut4 promoter. Electrophoretic mobility shift assay in adult rat cardiomyocytes and transient transfection experiments in neonatal cardiac myocytes indicated that MEF2 was the main transcription factor transducing the effect of p38 MAPK activation on the glut4 promoter. CONCLUSION: Spontaneous dedifferentiation of adult rat cardiomyocytes in vitro is associated with downregulation of GLUT4, which can be reversed by treatment with IGF-1. The effect of IGF-1 is mediated by the p38 MAPK/MEF2 axis, which is a strong inducer of GLUT4 expression.

Autocrine secretion of IGF2 regulates adult ß cell functional plasticity

In the pathogenesis of type 2 diabetes, hyperglycemia appears when ß cell mass and insulin secretory capacity are no longer sufficient to compensate for insulin resistance. The reduction in ß cell mass results from increased apoptosis. Therefore, finding strategies to preserve ß cell mass and function may be useful for the treatment or prevention of diabetes. Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) protects ß cells against apoptosis, increases their glucose competence, and induces their proliferation. Previous studies in the lab of Prof. Bernard Thorens showed that the GLP-1 anti- apoptotic effect was mediated by robust up-regulation of IGF-1R expression, and this was paralleled with an increase in Akt phosphorylation. This effect was dependent not only on increased IGF-1R expression but also on the autocrine secretion of insulin-like growth factor 2 (IGF2). They also demonstrated that GLP-1 up-regulated IGF-1R expression by a protein a kinase A-dependent translational control mechanism. The main aim of this PhD work has been to further investigate the role of the IGF2/IGF-1 Receptor autocrine loop in ß cell function and to determine the physiological role of IGF2 in ß cell plasticity and its regulation by nutrients. This PhD thesis is divided in 3 chapters. The first chapter describes the role of IGF2/IGF-1R autocrine loop in ß cell glucose competence and proliferation. Here using MIN6 cells and primary mouse islets as an experimental model we demonstrated that the glucose competence of these cells was dependent on the level of IGF-1R expression and on IGF2 secretion. Furthermore, we showed that GLP-1-induced primary ß cell proliferation was significantly reduced by Igf-lr gene inactivation and by IGF2 immunoneutralization or knockdown. In the second chapter we examined the role of this IGF2/IGF-1R autocrine loop on the ß cell functional plasticity during ageing, pregnancy, and in response to acute induction of insulin resistance using mice with ß cell-specific inactivation of ig/2. Here we showed a gender-dependent role of ß cell IGF2 in ageing and high fat diet-induced metabolic stress; we demonstrated that the autocrine secretion of IGF2 is essential for ß cell mass adaptation during pregnancy. Further we also showed that this autocrine loop plays an important role in ß cell expansion in response to acute induction of insulin resistance. The aim of the third chapter was to investigate whether we can modulate the expression and secretion of IGF2 by nutrients in order to increase the activity of autocrine loop. Here we showed that glutamine induces IGF2 biosynthesis and its fast secretion through the regulated pathway, a mechanism enhanced in the presence of glucose. Furthermore, we demonstrated that glutamine-mediated Akt phosphorylation is dependent on IGF2 secretion, indicating that glutamine controls the activity of the IGF2/IGF1R autocrine loop through IGF2 up-regulation. In summary, this PhD work highlights that autocrine secretion of IGF2 is required for compensatory ß cell adaptation to ageing, pregnancy, and insulin resistance. Moreover IGF2/IGF1R autocrine loop is regulated by two feeding-related cues, GLP-1 to increase IGF-1R expression and glutamine to control IGF2 biosynthesis and secretion. -- Dans le diabète de type 2, lorsque la sécrétion d'insuline des cellules Beta du pancréas n'est plus suffisante pour compenser la résistance à l'insuline, une hyperglycémie est observée. Cette baisse de sécrétion d'insuline est Causée par la diminution de la masse de cellules Beta suite à l'augmentation du phénomène de mort cellulaire ou « apoptose ». En diabétologie, une des stratégies médicales concerne la préservation des cellules Beta du pancréas. Une des protéines intervenant dans cette fonction est GLP-1 (Glucagon-like peptide-1). GLP-1 est capable de protéger les cellules Beta contre la mort cellulaire et d'induire leur prolifération. Des études précédemment menées dans le laboratoire du Professeur Bernard Thorens ont montrées que l'activité « anti-apoptotique » de GLP-1 est le résultat l'une augmentation de l'expression du gène IGF-1R sous la dépendance de la sécrétion autocrine d'IGF2 (Insulin-Like Growth Factor). Le but de mon travail de thèse aura été d'étudier le mécanisme de la régulation de GLP-1 par IGF2 et plus précisément de déterminer le rôle physiologique d'IGF2 dans la plasticité des cellules ß ainsi que sa régulation par les nutriments. Ce manuscrit est ainsi divisé en trois chapitres : Le premier chapitre décrit la fonction d'IGF2/IGF- R1 dans la réponse des cellules Beta au glucose ainsi que dans leur capacité à proliférer. Dans ce chapitre nous avons montré l'importance du niveau d'expression d'IGFR-1 et de la sécrétion d'IGF2 dans la régulation du métabolisme du glucose. Dans un deuxième chapitre, nous étudions la boucle de régulation IGF2/IGF-R1 sur la plasticité des cellules Beta lors du vieillissement, de la grossesse ainsi que dans un modèle de souris résistantes à l'insuline. Cette étude met en évidence un dimorphisme sexuel dans le rôle d'IGF2 lors du vieillissement et lors d'un stress métabolique. Nous montrons également l'importance d'IGF2 pour l'adaptation des cellules Beta tout au long de la grossesse ou lors du phénomène de résistance à l'insuline. Dans un troisième chapitre, nous mettons en évidence la possibilité de moduler l'expression et la sécrétion d'IGF2 par les nutriments. En conclusion, ce travail de thèse aura permis de mettre en évidence l'importance d'IGF2 dans la plasticité des cellules ß, une plasticité indispensable lors du vieillissement, de la grossesse ou encore dans le cas d'une résistance à l'insuline.

Performance and hormonal profile in broiler chickens fed with different energy levels during post restriction period

The aim of this work was to investigate the influence of diet energy level on performance and hormonal profiles of broilers during post restriction period. It was a split-plot experiment, and the main treatments were in a 2x2 factorial scheme. Birds were fed restricted to 30% of the ad libitum intake, from 7 to 14 days of age. After the restriction period, birds were fed ad libitum with diets containing low (2,900 kcal ME/kg) or high (3,200 kcal ME/kg) energy until 49 days of age. Broilers fed with high energy ration showed lower feed intake and better feed conversion and decreased carcass protein; however, abdominal fat pad, and total carcass fat were not affected by ration energy levels or feeding program. Neither diet energy level nor feed restriction program changed body weight at 49 days. The profile of insulin-like growth factor-1 (IGF-1) was reduced during the feed restriction period, but increased at refeeding period. Feeding program and ration energy level did not affect T3, T4 and growth hormone serum concentrations. Feed restriction at 30% of ad libitum intake is not enough to promote changes on carcass quality, related to fat deposition, and on metabolic hormone levels, except IGF-1 seric level that has rapid increase after feed restriction.

Épidémiologie et physiopathologie de la rétinopathie du prématuré [Epidemiology and pathophysiology of retinopathy of prematurity].

Retinopathy of prematurity (ROP) is a major cause of visual impairment in premature infants. It is characterized by an arrest in normal retinal vascular development associated with microvascular degeneration, followed by an abnormal hypoxiainduced neovascularization. Recent studies point out that ROP is a multifactorial disease, implicating both oxygen-dependent and oxygen-independent mechanisms. Oxygen-dependent factors leading to microvascular degeneration include generation of reactive oxygen species and suppression of specific oxygen-regulated vascular survival factors, such as vascular endothelial growth factor (VEGF) and erythropoietin. The other major mechanism for the initial capillary loss is oxygen-independent and implicates a deficit in growth factor IGF-1/IGFBP3. The proliferative, second phase of ROP is triggered by increases in vascular growth factors concentrations, in an attempt to compensate for the hypoxic retina. Novel signaling pathways for vascular repair, implicating both metabolite signaling and inflammatory lipids signaling, represent new therapeutic avenues for ROP.

Administration of growth hormone to underweight patients with chronic obstructive pulmonary disease. A prospective, randomized, controlled study.

Patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) often develop weight loss, which is associated with increased mortality. Recombinant human growth hormone (rhGH) treatment has been proposed to improve nitrogen balance and to increase muscle strength in these patients. The aim of this study was to assess the effects of rhGH administration on the nutritional status, resting metabolism, muscle strength, exercise tolerance, dyspnea, and subjective well-being of underweight patients with stable COPD. Sixteen patients attending a pulmonary rehabilitation program (age: 66 +/- 9 yr; weight: 77 +/- 7% of ideal body weight; FEV1: 39 +/- 13% of predicted) were randomly treated daily with either 0.15 IU/kg rhGH or placebo during 3 wk in a double-blind fashion. Measurements were made at the beginning (DO) and at the end (D21) of treatment and 2 mo later (D81). Body weight was similar in the two groups during the study, but lean body mass was significantly higher in the rhGH group at D21 (p < 0.01) and D81 (p < 0.05). The increase in lean body mass was 2.3 +/- 1.6 kg in the rhGH group and 1.1 +/- 0.9 kg in the control group at D21 and 1.9 +/- 1.6 kg in the rhGH group and 0.7 +/- 2.1 kg in the control group at D81. At D21, the resting energy expenditure was increased in the rhGH group (107.8% of DO, p < 0.001 compared with the control group). At D21 and D81, the changes in maximal respiratory pressures, handgrip strength, maximal exercise capacity, and subjective well-being were similar in the two groups. At D21, the 6-min walking distance decreased in the rhGH group (-13 +/- 31%) and increased in the control group (+10 +/- 14%; p < 0.01). We conclude that the daily administration of 0.15 IU/kg rhGH during 3 wk increases lean body mass but does not improve muscle strength or exercise tolerance in underweight patients with COPD.

Regulation of sodium transport in the cortical collecting duct : physiological role of GILZ in vitro and in vivo : characterisation of Na+ transport in the mCCDcl1 cell line

SUMMARY Regulation of sodium excretion by the kidney is a key mechanism in the long term regulation of blood pressure, and when altered it constitutes a risk factor for the appearance of arterial hypertension. Aldosterone, which secretion depends upon salt intake in the diet, is a steroid hormone that regulates sodium reabsorption in the distal part of the nephron (functional unit of the kidney) by modulating gene transcription. It has been shown that it can act synergistically with the peptidic hormone insulin through the interaction of their signalisation pathways. Our work consisted of two distinct parts: 1) the in vitro and in vivo characterisation of Glucocorticoid-Induced Leucine Zipper (GILZ) (an aldosterone-induced gene) mechanism of action; 2) the in vitro characterisation of insulin mechanism of action and its interaction with aldosterone. GILZ mRNA, coded by the TSC22D3 gene, is strongly induced by aldosterone in the cell line of principal cells of the cortical collecting duct (CCD) mpkCCDc14, suggesting that GILZ is a mediator of aldosterone response. Co-expression of GILZ and the amiloride-sensitive epithelial sodium channel ENaC in vitro in the Xenopus oocyte expression system showed that GILZ has no direct effect on the ENaC-mediated Na+ current in basal conditions. To define the role of GILZ in the kidney and in other organs (colon, heart, skin, etc.), a conditional knock-out mouse is being produced and will allow the in vivo study of its role. Previous data showed that insulin induced a transepithelial sodium transport at supraphysiological concentrations. Insulin and the insulin-like growth factor 1 (IGF-1) are able to bind to each other receptor with an affinity 50 to 100 times lower than to their cognate receptor. Our starting hypothesis was that the insulin effect observed at these supraphysiological concentrations is actually mediated by the IGF receptor type 1 (IGF-1R). In a new cell line that presents all the characteristics of the principal cells of the CCD (mCCDc11) we have shown that both insulin and IGF-1 induce a physiologically significant increase of Na+ transport through the activation of IGF-1R. Aldosterone and insulin/IGF-1 have an additive effect on Na+ transport, through the activation of the PI3-kinase (PI3-K) pathway and the phosphorylation of the serum- and glucocorticoid-induced kinase 1 (Sgk1) by the IGF-1R, and the induction of Sgk1 expression by aldosterone. Thus, Sgk1 integrates IGF-1/insulin and aldosterone effects. We suggest that IGF-1 is physiologically relevant in the modulation of sodium balance, while insulin can only regulate Na+ transport at supraphysiological conditions. Both hormones would bind to the IGF-1R and induce Na+ transport by activating the PI3-K PDK1/2 - Sgk1 pathway. We have shown for the first time that Sgk1 is expressed and phosphorylated in principal cells of the CCD in basal conditions, although the mechanism that maintains Sgk1 phosphorylation is not known. This new role for IGF-1 suggests that it could be a salt susceptibility gene. In effect, IGF-1 stimulates Na+ and water transport in the kidney in vivo. Moreover, 35 % of the acromegalic patients (overproduction of growth hormone and IGF-1) are hypertensives (higher proportion than in normal population), and genetic analysis suggest a link between the IGF-1 gene locus and blood pressure. RÉSUMÉ La régulation de l'excrétion rénale de sodium (Na+) joue un rôle principal dans le contrôle à long terme de la pression sanguine, et ses altérations constituent un facteur de risque de l'apparition d'une hypertension artérielle. L'aldosterone, dont la sécrétion dépend de l'apport en sel dans la diète, est une hormone stéroïdienne qui régule la réabsorption de Na+ dans la partie distale du nephron (unité fonctionnelle du rein) en contrôlant la transcription de gènes. Elle peut agir de façon synergistique avec l'hormone peptidique insuline, probablement via l'interaction de leurs voies de signalisation cellulaire. Le but de notre travail comportait deux volets: 1) caractériser in vitro et in vivo le mécanisme d'action du Glucocorticoid Induced Leucine Zipper (GILZ) (un gène induit par l'aldosterone); 2) caractériser in vitro le mécanisme d'action de l'insuline et son interaction avec l'aldosterone. L'ARNm de GILZ, codé par le gène TSC22D3, est induit par l'aldosterone dans la lignée cellulaire de cellules principales du tubule collecteur cortical (CCD) mpkCCDc14, suggérant que GILZ est un médiateur potentiel de la réponse à l'aldosterone. La co-expression in vitro de GILZ et du canal à Na+ sensible à l'amiloride ENaC dans le système d'expression de l'oocyte de Xénope a montré que GILZ n'a pas d'effet sur les courants sodiques véhiculées par ENaC en conditions basales. Une souris knock-out conditionnelle de GILZ est en train d'être produite et permettra l'étude in vivo de son rôle dans le rein et d'autres organes. Des expériences préliminaires ont montré que l'insuline induit un transport transépithelial de Na+ à des concentrations supraphysiologiques. L'insuline et l'insulin-like growth factor 1 (IGF-1) peuvent se lier à leurs récepteurs réciproques avec une affinité 50 à 100 fois moindre qu'à leur propre récepteur. Nous avons donc proposé que l'effet de l'insuline soit médié par le récepteur à l'IGF type 1 (IGF-1R). Dans une nouvelle lignée cellulaire qui présente toutes les caractéristiques des cellules principales du CCD (mCCDc11) nous avons montré que les deux hormones induisent une augmentation physiologiquement significative du transport du Na+ par l'activation des IGF-1 R. Aldosterone et insuline/IGF-1 ont un effet additif sur le transport de Na+, via l'activation de la voie de la PI3-kinase et la phosphorylation de la serum- and glucocorticoid-induced kinase 1 (Sgk1) par l'IGF-1R, dont l'expression est induite par l'aldosterone. Sgk1 intègre les effets de l'insuline et l'aldosterone. Nous proposons que l'IGF-1 joue un rôle dans la modulation physiologique de la balance sodique, tandis que l'insuline régule le transport de Na+ à des concentrations supraphysiologiques. Les deux hormones agissent en se liant à l'IGF-1R et induisent le transport de Na+ en activant la cascade de signalisation PI3-K - PDK1/2 - Sgk1. Nous avons montré pour la première fois que Sgk1 est exprimée et phosphorylée dans des conditions basales dans les cellules principales du CCD, mais le mécanisme qui maintient sa phosphorylation n'est pas connu. Ce nouveau rôle pour l'IGF-1 suggère qu'il pourrait être un gène impliqué de susceptibilité au sel. Aussi, l'IGF-1 stimule le transport rénal de Na+ in vivo. De plus, 35 % des patients atteints d'acromégalie (surproduction d'hormone de croissance et d'IGF-1) sont hypertensifs (prévalence plus élevée que la population normale), et des analyses génétiques suggèrent un lien entre le locus du gène de l'IGF-1 et la pression sanguine. RÉSUMÉ GRAND PUBLIC Nos ancêtres se sont génétiquement adaptés pendant des centaines de millénaires à un environnement pauvre en sel (chlorure de sodium) dans la savane équatoriale, où ils consommaient moins de 0,1 gramme de sel par jour. On a commencé à ajouter du sel aux aliments avec l'apparition de l'agriculture (il y a 5000 à 10000 années), et aujourd'hui une diète omnivore, qui inclut des plats préparés, contient plusieurs fois la quantité de sodium nécessaire pour notre fonction physiologique normale (environ 10 grammes par jour). Le corps garde sa concentration constante dans le sang en s'adaptant à une consommation très variable de sel. Pour ceci, il module son excrétion soit directement, soit en sécrétant des hormones régulatrices. Le rein joue un rôle principal dans cette régulation puisque l'excrétion urinaire de sel change selon la diète et peut aller d'une quantité dérisoire à plus de 36 grammes par jour. L'attention qu'on prête au sel est liée à sa relation avec l'hypertension essentielle. Ainsi, le contrôle rénal de l'excrétion de sodium et d'eau est le principal mécanisme dans la régulation de la pression sanguine, et une ingestion excessive de sel pourrait être l'un des facteurs-clé déclenchant l'apparition d'un phénotype hypertensif. L'hormone aldosterone diminue l'excrétion de sodium par le rein en modulant l'expression de gènes qui pourraient être impliqués dans la sensibilité au sel. Dans une lignée cellulaire de rein l'expression du gène TSC22D3, qui se traduit en la protéine Glucocorticoid Induced Leucine Zipper (GILZ), est fortement induite par l'aldosterone. Ceci suggère que GILZ est un médiateur potentiel de l'effet de l'aldosterone, et pourrait être impliqué dans la sensibilité au sel. Pour analyser la fonction de GILZ dans le rein plusieurs approches ont été utilisées. Par exemple, une souris dans laquelle GILZ est spécifiquement inactivé dans le rein est en train d'être produite et permettra l'étude du rôle de GILZ dans l'organisme. De plus, on a montré que GILZ, en conditions basales, n'a pas d'effet direct sur la protéine transportant le sodium à travers la membrane des cellules, le canal sodique épithélial ENaC. On a aussi essayé de trouver des protéines qui interagissent directement avec GILZ utilisant une technique appelée du « double-hybride dans la levure », mais aucun candidat n'a émergé. Des études ont montré que, à de hautes concentrations, l'insuline peut aussi diminuer l'excrétion de sodium. A ces concentrations, elle peut activer son récepteur spécifique, mais aussi le récepteur d'une autre hormone, l'Insulin-Like Growth Factor 1 (IGF-1). En plus, l'infusion d'IGF-1 augmente la rétention rénale de sodium et d'eau, et des mutations du gène codant pour l'IGF-1 sont liées aux différents niveaux de pression sanguine. On a utilisé une nouvelle lignée cellulaire de rein développée dans notre laboratoire, appelée mCCDc11, pour analyser l'importance relative des deux hormones dans l'induction du transport de sodium. On a montré que les deux hormones induisent une augmentation significative du transport de sodium par l'activation de récepteurs à l'IGF-1 et non du récepteur à l'insuline. On a montré qu'à l'intérieur de la cellule leur activation induit une augmentation du transport sodique par le biais du canal ENaC en modifiant la quantité de phosphates fixés sur la protéine Serumand Glucocorticoid-induced Kinase 1 (Sgk1). On a finalement montré que l'IGF-1 et l'aldosterone ont un effet additif sur le transport de sodium en agissant toutes les deux sur Sgk1, qui intègre leurs effets dans le contrôle du transport de sodium dans le rein.

Expression des récepteurs aux facteurs de croissance (autres que KIT et PDGFRA) dans les tumeurs stromales gastro-intestinales : étude anatomo-clinique et immunohistochimique de 80 cas

Résumé Les tumeurs stromales gastro-intestinales (GISTs) sont des tumeurs de malignité variable du tractus gastro-intestinal d'évolution difficilement prévisible. Plus de 95% d'entre elles expriment les récepteurs KIT (90%) ou PDGFRA (5%), deux récepteurs aux facteurs de croissance à activité tyrosine-kinase. Peu de données existent quant à l'expression éventuelles d'autres récepteurs aux facteurs de croissance dans les GISTs. Buts de l'étude: Les buts de cette étude étaient double: 1-évaluer l'expression de plusieurs récepteurs aux facteurs de croissance, à l'exclusion de KIT et PDGFRA, au sein d'un collectif de GISTs; 2 -voir s'il existait une corrélation entre l'expression d'un ou plusieurs de ces récepteurs, les données anatomo-pathologiques et/ou l'évolution clinique Matériel et méthodes 80 GISTs ont été examinées sur le plan clinique, anatomo-pathologique, immunohistochimique et évolutif. L'immunoexpression des récepteurs aux facteurs de croissance suivants a été examinée: IGF-1r - insulin-like growth factor-1 receptor, FGFr fibroblast growth factor receptor, C-MET - hepatocyte growth factor receptor, TGFßr (type 1) - transforming growth factor beta receptor, type 1, CD105/endogline, RET et NGFr/gp75 (nerve growth factor receptor). Résultats 52.7% des GISTs exprimaient C-MET, 50% CD105iendogline, 36.7% RET, 25% NGFr/gp75, 17.5°Io TGFßr, 7.5% FGFr, et 0% IGF-lr. La présence ou non d'une expression de CD105 et son intensité étaient significativement associées à une évolution défavorable, tant pour les patients présentant une maladie localisée au diagnostic que pour ceux qui étaient métastatiques au diagnostic. L'expression de C-MET était aussi corrélée, mais de façon moins significative; à une évolution défavorable. En analyse multivariée, l'expression de CD105 est un facteur pronostique indépendant défavorable. Conclusion Les GISTs expriment de façon variable des récepteurs aux facteurs de croissance autres que KIT et PDGFRA. Les récepteurs au TGFß, au FGF et à l'IGF sont peu exprimés. L'endogline/CD105 et le récepteur C-MET sont plus fréquemment exprimés et leur expression est associée à une évolution clinique défavorable.

Impact of marked weight loss induced by bariatric surgery on bone mineral density and remodeling

Data about the impact of bariatric surgery (BS) and subsequent weight loss on bone are limited. The objective of the present study was to determine bone mineral density (BMD), bone remodeling metabolites and hormones that influence bone trophism in premenopausal women submitted to BS 9.8 months, on average, before the study (OGg, N = 16). The data were compared to those obtained for women of normal weight (CG, N = 11) and for obese women (OG, N = 12). Eight patients in each group were monitored for one year, with the determination of BMD, of serum calcium, phosphorus, magnesium, parathyroid hormone, 25-hydroxyvitamin D, insulin-like growth factor-I (IGF-I) and osteocalcin, and of urinary calcium and deoxypyridinoline. The biochemical determinations were repeated every three months in the longitudinal study and BMD was measured at the end of the study. Parathyroid hormone levels were similar in the three groups. IGF-I levels (CG = 332 ± 62 vs OG = 230 ± 37 vs OGg = 128 ± 19 ng/mL) were significantly lower in the operated patients compared to the non-operated obese women. Only OGg patients presented a significant fall in BMD of 6.2% at L1-L4, of 10.2% in the femoral neck, and of 5.1% in the forearm. These results suggest that the weight loss induced by BS is associated with a significant loss of bone mass even at sites that are not influenced by weight overload, with hormonal factors such as IGF-I being associated with this process.

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.

Resistance exercise improves hippocampus-dependent memory

It has been demonstrated that resistance exercise improves cognitive functions in humans. Thus, an animal model that mimics this phenomenon can be an important tool for studying the underlying neurophysiological mechanisms. Here, we tested if an animal model for resistance exercise was able to improve the performance in a hippocampus-dependent memory task. In addition, we also evaluated the level of insulin-like growth factor 1/insulin growth factor receptor (IGF-1/IGF-1R), which plays pleiotropic roles in the nervous system. Adult male Wistar rats were divided into three groups (N = 10 for each group): control, SHAM, and resistance exercise (RES). The RES group was submitted to 8 weeks of progressive resistance exercise in a vertical ladder apparatus, while the SHAM group was left in the same apparatus without exercising. Analysis of a cross-sectional area of the flexor digitorum longus muscle indicated that this training period was sufficient to cause muscle fiber hypertrophy. In a step-through passive avoidance task (PA), the RES group presented a longer latency than the other groups on the test day. We also observed an increase of 43 and 94% for systemic and hippocampal IGF-1 concentration, respectively, in the RES group compared to the others. A positive correlation was established between PA performance and systemic IGF-1 (r = 0.46, P < 0.05). Taken together, our data indicate that resistance exercise improves the hippocampus-dependent memory task with a concomitant increase of IGF-1 level in the rat model. This model can be further explored to better understand the effects of resistance exercise on brain functions.

Peptides vasoactifs endogènes dans la prolifération accrue des cellules musculaires lisses vasculaires de rats spontanément hypertendus: rôle des facteurs de croissance.

Contribuant à la pathophysiologie des maladies vasculaires comme dans le cas de l’hypertension, le remodelage vasculaire est associé à une altération de la croissance des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) (prolifération, taille, etc.). Or la prolifération des CMLV est augmentée par les peptides vasoactifs tels que l’angiotensine II (AngII) et l’endothéline-1 (ET-1). Ces peptides étant surexprimés lors de l’hypertension, cette étude fut entreprise pour déterminer leur contribution endogène ainsi que celles du facteur de croissance épidermique (EGF), du facteur de croissance insulinique (IGF-1) et du facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF) à la prolifération accrue des CMLV et aux mécanismes sous-jacents. Des CMLV A-10 et des CMLV de rats WKY et SHR âgés de 12 semaines ont été utilisées pour cette étude. La prolifération cellulaire fut déterminée par incorporation de [3H]thymidine. La phosphorylation de ERK 1/2 et du récepteur de EGF fut déterminée par immunobuvardage. Les CMLV de SHR, comparées à celles de WKY, ont montré une prolifération accrue qui fut atténuée par le losartan, un antagoniste du récepteur AT1 de l’AngII et par le BQ-123 et le BQ-788, antagonistes des récepteurs ETA et ETB de l’ET-1. La prolifération accrue des CMLV de SHR fut ramenée à celle des WKY par les inhibiteurs des récepteurs au PDGF (AG-1295), au IGF-1 (AG-1024) et au EGF (AG-1478). La phosphorylation du récepteur au EGF, accrue dans les CMLV de rats SHR comparée à celle des WKY, fut atténuée par le losartan, le BQ-123, le BQ-788 et l’AG-1478, mais ne fut pas atténuée par l’AG-1295 et l’AG-1024. De plus, la phosphorylation accrue de ERK 1/2 dans les CMLV de rats SHR fut atténuée par le losartan, le BQ-123, le BQ-788 et les inhibiteurs des récepteurs aux facteurs de croissance. Parallèlement, le rôle de la transactivation de EGF-R dans la prolifération accrue induite par AngII et ET-1 fut aussi examiné dans les CMLV A-10. L’augmentation, induite par AngII et ET-1, de la prolifération et de la phosphorylation de ERK 1/2 dans les CMLV A-10 fut ramenée au niveau contrôle par AG-1478. Ces données suggèrent que les peptides vasoactifs endogènes induisent la prolifération accrue des CMLV par la signalisation des MAP kinases résultant de la transactivation de EGF-R.