Which biomarkers are predictive specifically for cardiovascular or for non-cardiovascular mortality in men? Evidence from the Caerphilly Prospective Study (CaPS)

OBJECTIVE: To examine a panel of 28 biomarkers for prediction of cardiovascular disease (CVD) and non-CVD mortality in a population-based cohort of men.

METHODS: Starting in 1979, middle-aged men in Caerphilly underwent detailed medical examination. Subsequently 2171 men were re-examined during 1989-1993, and fasting blood samples obtained from 1911 men (88%). Fibrinogen, viscosity and white cell count (WCC), routine biochemistry tests and lipids were analysed using fresh samples. Stored aliquots were later analysed for novel biomarkers. Statistical analysis of CVD and non-CVD mortality follow-up used competing risk Cox regression models with biomarkers in thirds tested at the 1% significance level after covariate adjustment.

RESULTS: During an average of 15.4years follow-up, troponin (subhazard ratio per third 1.71, 95% CI 1.46-1.99) and B-natriuretic peptide (BNP) (subhazard ratio per third 1.54, 95% CI 1.34-1.78) showed strong trends with CVD death but not with non-CVD death. WCC and fibrinogen showed similar weaker findings. Plasma viscosity, growth differentiation factor 15 (GDF-15) and interleukin-6 (IL-6) were associated positively with both CVD death and non-CVD death while total cholesterol was associated positively with CVD death but negatively with non-CVD death. C-reactive protein (C-RP), alkaline phosphatase, gamma-glutamyltransferase (GGT), retinol binding protein 4 (RBP-4) and vitamin B6 were significantly associated only with non-CVD death, the last two negatively. Troponin, BNP and IL-6 showed evidence of diminishing associations with CVD mortality through follow-up.

CONCLUSION: Biomarkers for cardiac necrosis were strong, specific predictors of CVD mortality while many inflammatory markers were equally predictive of non-CVD mortality.

Arsenic trioxide and all-trans retinoic acid treatment for acute promyelocytic leukaemia in all risk groups (AML17): results of a randomised, controlled, phase 3 trial

BACKGROUND: Acute promyelocytic leukaemia is a chemotherapy-sensitive subgroup of acute myeloid leukaemia characterised by the presence of the PML-RARA fusion transcript. The present standard of care, chemotherapy and all-trans retinoic acid (ATRA), results in a high proportion of patients being cured. In this study, we compare a chemotherapy-free ATRA and arsenic trioxide treatment regimen with the standard chemotherapy-based regimen (ATRA and idarubicin) in both high-risk and low-risk patients with acute promyelocytic leukaemia.

METHODS: In the randomised, controlled, multicentre, AML17 trial, eligible patients (aged ≥16 years) with acute promyelocytic leukaemia, confirmed by the presence of the PML-RARA transcript and without significant cardiac or pulmonary comorbidities or active malignancy, and who were not pregnant or breastfeeding, were enrolled from 81 UK hospitals and randomised 1:1 to receive treatment with ATRA and arsenic trioxide or ATRA and idarubicin. ATRA was given to participants in both groups in a daily divided oral dose of 45 mg/m(2) until remission, or until day 60, and then in a 2 weeks on-2 weeks off schedule. In the ATRA and idarubicin group, idarubicin was given intravenously at 12 mg/m(2) on days 2, 4, 6, and 8 of course 1, and then at 5 mg/m(2) on days 1-4 of course 2; mitoxantrone at 10 mg/m(2) on days 1-4 of course 3, and idarubicin at 12 mg/m(2) on day 1 of the final (fourth) course. In the ATRA and arsenic trioxide group, arsenic trioxide was given intravenously at 0·3 mg/kg on days 1-5 of each course, and at 0·25 mg/kg twice weekly in weeks 2-8 of course 1 and weeks 2-4 of courses 2-5. High-risk patients (those presenting with a white blood cell count >10 × 10(9) cells per L) could receive an initial dose of the immunoconjugate gemtuzumab ozogamicin (6 mg/m(2) intravenously). Neither maintenance treatment nor CNS prophylaxis was given to patients in either group. All patients were monitored by real-time quantitative PCR. Allocation was by central computer minimisation, stratified by age, performance status, and de-novo versus secondary disease. The primary endpoint was quality of life on the European Organisation for Research and Treatment of Cancer (EORTC) QLQ-C30 global health status. All analyses are by intention to treat. This trial is registered with the ISRCTN registry, number ISRCTN55675535.

FINDINGS: Between May 8, 2009, and Oct 3, 2013, 235 patients were enrolled and randomly assigned to ATRA and idarubicin (n=119) or ATRA and arsenic trioxide (n=116). Participants had a median age of 47 years (range 16-77; IQR 33-58) and included 57 high-risk patients. Quality of life did not differ significantly between the treatment groups (EORTC QLQ-C30 global functioning effect size 2·17 [95% CI -2·79 to 7·12; p=0·39]). Overall, 57 patients in the ATRA and idarubicin group and 40 patients in the ATRA and arsenic trioxide group reported grade 3-4 toxicities. After course 1 of treatment, grade 3-4 alopecia was reported in 23 (23%) of 98 patients in the ATRA and idarubicin group versus 5 (5%) of 95 in the ATRA and arsenic trioxide group, raised liver alanine transaminase in 11 (10%) of 108 versus 27 (25%) of 109, oral toxicity in 22 (19%) of 115 versus one (1%) of 109. After course 2 of treatment, grade 3-4 alopecia was reported in 25 (28%) of 89 patients in the ATRA and idarubicin group versus 2 (3%) of 77 in the ATRA and arsenic trioxide group; no other toxicities reached the 10% level. Patients in the ATRA and arsenic trioxide group had significantly less requirement for most aspects of supportive care than did those in the ATRA and idarubicin group.

INTERPRETATION: ATRA and arsenic trioxide is a feasible treatment in low-risk and high-risk patients with acute promyelocytic leukaemia, with a high cure rate and less relapse than, and survival not different to, ATRA and idarubicin, with a low incidence of liver toxicity. However, no improvement in quality of life was seen.

Effects of tobacco products on the attachment and growth of periodontal ligament fibroblasts

BACKGROUND: Cigarette smoking is one of the most significant risk factors in the development and further advancement of inflammatory periodontal disease, however, the role of either nicotine or its primary metabolite cotinine in the progression of periodontitis is unclear. This study aimed to investigate the effects of nicotine and cotinine on the attachment and growth of fibroblasts derived from human periodontal ligament (PDL).

METHODS: Primary cultures were prepared from the roots of extracted premolar teeth. Cells were used at both low (P3 to P5) and high (P11 to P13) passage. Cell numbers were determined over 14 days using either the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) assay or with a Coulter counter. Cultures were exposed to culture medium supplemented with 1) 15% fetal calf serum (FCS) only; 2) 1% FCS only; 3) 1% FCS and nicotine (concentration range 5 ng/ml to 10 mg/ml); or 4) 1% FCS and cotinine (concentration range 0.5 ng/ml to 10 microg/ml).

RESULTS: Nicotine significantly (P <0.05, by ANOVA) inhibits attachment and growth of low passage cells at concentrations >1 mg/ml and high passage PDL fibroblasts at concentrations >0.5 mg/ml. Cotinine, at the highest concentration used (10 microg/ml), appeared to inhibit attachment and growth of both low and high passage fibroblasts but this was not statistically significant (P >0.05, by ANOVA).

CONCLUSIONS: Tobacco products inhibit attachment and growth of human PDL fibroblasts. This may partly explain the role of these substances in the progression of periodontitis.

Cellular reprogramming strategies for degenerative disorders involving the retinal pigment epithelium

RESUMO: A reprogramação celular permite que uma célula somática seja reprogramada para outra célula diferente através da expressão forçada de factores de transcrição (FTs) específicos de determinada linhagem celular, e constitui uma área de investigação emergente nos últimos anos. As células somáticas podem ser experimentalmente manipuladas de modo a obter células estaminais pluripotentes induzidas (CEPi), ou convertidas directamente noutro tipo de célula somática. Estas descobertas inovadoras oferecem oportunidades promissoras para o desenvolvimento de novas terapias de substituição celular e modelos de doença, funcionando também como ferramentas valiosas para o estudo dos mecanismos moleculares que estabelecem a identidade celular e regulam os processos de desenvolvimento. Existem várias doenças degenerativas hereditárias e adquiridas da retina que causam deficiência visual devido a uma disfunção no tecido de suporte da retina, o epitélio pigmentar da retina (EPR). Uma destas doenças é a Coroideremia (CHM), uma doença hereditária monogénica ligada ao cromossoma X causada por mutações que implicam a perda de função duma proteína com funções importantes na regulação do tráfico intracelular. A CHM é caracterizada pela degenerescência progressiva do EPR, assim como dos foto-receptores e da coróide. Resultados experimentais sugerem que o EPR desempenha um papel importante na patogénese da CHM, o que parece indicar uma possível vantagem terapêutica na substituição do EPR nos doentes com CHM. Por outro lado, existe uma lacuna em termos de modelos in vitro de EPR para estudar a CHM, o que pode explicar o ainda desconhecimento dos mecanismos moleculares que explicam a patogénese desta doença. Assim, este trabalho focou-se principalmente na exploração das potencialidades das técnicas de reprogramação celular no contexto das doenças de degenerescência da retina, em particular no caso da CHM. Células de murganho de estirpe selvagem, bem como células derivadas de um ratinho modelo de knockout condicional de Chm, foram convertidos com sucesso em CEPi recorrendo a um sistema lentiviral induzido que permite a expressão forçada dos 4 factores clássicos de reprogramação, a saber Oct4, Sox2, Klf4 e c-Myc. Estas células mostraram ter equivalência morfológica, molecular e funcional a células estaminais embrionárias (CES). As CEPi obtidas foram seguidamente submetidas a protocolos de diferenciação com o objectivo final de obter células do EPR. Os resultados promissores obtidos revelam a possibilidade de gerar um valioso modelo de EPR-CHM para estudos in vitro. Em alternativa, a conversão directa de linhagens partindo de fibroblastos para obter células do EPR foi também abordada. Uma vasta gama de ferramentas moleculares foi gerada de modo a implementar uma estratégia mediada por FTs-chave, seleccionados devido ao seu papel fundamental no desenvolvimento embrionário e especificação do EPR. Conjuntos de 10 ou menos FTs foram usados para transduzir fibroblastos, que adquiriram morfologia pigmentada e expressão de alguns marcadores específicos do EPR. Adicionalmente, observou-se a activação de regiões promotoras de genes específicos de EPR, indicando que a identidade transcricional das células foi alterada no sentido pretendido. Em conclusão, avanços significativos foram atingidos no sentido da implementação de tecnologias de reprogramação celular já estabelecidas, bem como na concepção de novas estratégias inovadoras. Metodologias de reprogramação, quer para pluripotência, quer via conversão directa, foram aplicadas com o objectivo final de gerar células do EPR. O trabalho aqui descrito abre novos caminhos para o estabelecimento de terapias de substituição celular e, de uma maneira mais directa, levanta a possibilidade de modelar doenças degenerativas da retina com disfunção do EPR numa placa de petri, em particular no caso da CHM.---------------ABSTRACT: Cellular reprogramming is an emerging research field in which a somatic cell is reprogrammed into a different cell type by forcing the expression of lineage-specific transcription factors (TFs). Cellular identities can be manipulated using experimental techniques with the attainment of pluripotency properties and the generation of induced Pluripotent Stem (iPS) cells, or the direct conversion of one somatic cell into another somatic cell type. These pioneering discoveries offer new unprecedented opportunities for the establishment of novel cell-based therapies and disease models, as well as serving as valuable tools for the study of molecular mechanisms governing cell fate establishment and developmental processes. Several retinal degenerative disorders, inherited and acquired, lead to visual impairment due to an underlying dysfunction of the support cells of the retina, the retinal pigment epithelium (RPE). Choroideremia (CHM), an X-linked monogenic disease caused by a loss of function mutation in a key regulator of intracellular trafficking, is characterized by a progressive degeneration of the RPE and other components of the retina, such as the photoreceptors and the choroid. Evidence suggest that RPE plays an important role in CHM pathogenesis, thus implying that regenerative approaches aiming at rescuing RPE function may be of great benefit for CHM patients. Additionally, lack of appropriate in vitro models has contributed to the still poorly-characterized molecular events in the base of CHM degenerative process. Therefore, the main focus of this work was to explore the potential applications of cellular reprogramming technology in the context of RPE-related retinal degenerations. The generation of mouse iPS cells was established and optimized using an inducible lentiviral system to force the expression of the classic set of TFs, namely Oct4, Sox2, Klf4 and c-Myc. Wild-type cells, as well as cells derived from a conditional knockout (KO) mouse model of Chm, were successfully converted into a pluripotent state, that displayed morphology, molecular and functional equivalence to Embryonic Stem (ES) cells. Generated iPS cells were then subjected to differentiation protocols towards the attainment of a RPE cell fate, with promising results highlighting the possibility of generating a valuable Chm-RPE in vitro model. In alternative, direct lineage conversion of fibroblasts into RPE-like cells was also tackled. A TF-mediated approach was implemented after the generation of a panoply of molecular tools needed for such studies. After transduction with pools of 10 or less TFs, selected for their key role on RPE developmental process and specification, fibroblasts acquired a pigmented morphology and expression of some RPE-specific markers. Additionally, promoter regions of RPE-specific genes were activated indicating that the transcriptional identity of the cells was being altered into the pursued cell fate. In conclusion, highly significant progress was made towards the implementation of already established cellular reprogramming technologies, as well as the designing of new innovative ones. Reprogramming into pluripotency and lineage conversion methodologies were applied to ultimately generate RPE cells. These studies open new avenues for the establishment of cell replacement therapies and, more straightforwardly,raise the possibility of modelling retinal degenerations with underlying RPE defects in apetri dish, particularly CHM.

The Mechanism of Centriole Inactivation in Starfish Oocytes

The centrosome is the major organizing center in a cell, composed by two centrioles, one mother and one daughter, and surrounded by a pericentriolar material, which nucleates microtubules. Centriole duplication and segregation is tightly coupled to cell cycle, which guarantees that centriole number is maintained over generations. During the somatic cell cycle, a pair of centrioles duplicates, after which each daughter cell receives a pair, forming a closed cycle. However, during fertilization, if both cells were to contribute with their pair of centrioles, gamete fusion would result in the double of the normal centriole number.(...)

Morbidity and aging in HIV-infected persons: the Swiss HIV cohort study.

BACKGROUND: Patterns of morbidity and mortality among human immunodeficiency virus (HIV)-infected individuals taking antiretroviral therapy are changing as a result of immune reconstitution and improved survival. We studied the influence of aging on the epidemiology of non-AIDS diseases in the Swiss HIV Cohort Study. METHODS: The Swiss HIV Cohort Study is a prospective observational cohort established in 1988 with continuous enrollment. We determined the incidence of clinical events (per 1000 person-years) from January 2008 (when a new questionnaire on non-AIDS-related morbidity was introduced) through December 2010. Differences across age groups were analyzed using Cox regression, adjusted for CD4 cell count, viral load, sex, injection drug use, smoking, and years of HIV infection. RESULTS: Overall, 8444 (96%) of 8848 participants contributed data from 40,720 semiannual visits; 2233 individuals (26.4%) were aged 50-64 years, and 450 (5.3%) were aged ≥65 years. The median duration of HIV infection was 15.4 years (95% confidence interval [CI], 9.59-22.0 years); 23.2% had prior clinical AIDS. We observed 994 incident non-AIDS events in the reference period: 201 cases of bacterial pneumonia, 55 myocardial infarctions, 39 strokes, 70 cases of diabetes mellitus, 123 trauma-associated fractures, 37 fractures without adequate trauma, and 115 non-AIDS malignancies. Multivariable hazard ratios for stroke (17.7; CI, 7.06-44.5), myocardial infarction (5.89; 95% CI, 2.17-16.0), diabetes mellitus (3.75; 95% CI, 1.80-7.85), bone fractures without adequate trauma (10.5; 95% CI, 3.58-30.5), osteoporosis (9.13; 95% CI, 4.10-20.3), and non-AIDS-defining malignancies (6.88; 95% CI, 3.89-12.2) were elevated for persons aged ≥65 years. CONCLUSIONS: Comorbidity and multimorbidity because of non-AIDS diseases, particularly diabetes mellitus, cardiovascular disease, non-AIDS-defining malignancies, and osteoporosis, become more important in care of HIV-infected persons and increase with older age.

Cohort profile: Antiretroviral Therapy Cohort Collaboration (ART-CC).

The advent of effective combination antiretroviral therapy (ART) in 1996 resulted in fewer patients experiencing clinical events, so that some prognostic analyses of individual cohort studies of human immunodeficiency virus-infected individuals had low statistical power. Because of this, the Antiretroviral Therapy Cohort Collaboration (ART-CC) of HIV cohort studies in Europe and North America was established in 2000, with the aim of studying the prognosis for clinical events in acquired immune deficiency syndrome (AIDS) and the mortality of adult patients treated for HIV-1 infection. In 2002, the ART-CC collected data on more than 12,000 patients in 13 cohorts who had begun combination ART between 1995 and 2001. Subsequent updates took place in 2004, 2006, 2008, and 2010. The ART-CC data base now includes data on more than 70,000 patients participating in 19 cohorts who began treatment before the end of 2009. Data are collected on patient demographics (e.g. sex, age, assumed transmission group, race/ethnicity, geographical origin), HIV biomarkers (e.g. CD4 cell count, plasma viral load of HIV-1), ART regimen, dates and types of AIDS events, and dates and causes of death. In recent years, additional data on co-infections such as hepatitis C; risk factors such as smoking, alcohol and drug use; non-HIV biomarkers such as haemoglobin and liver enzymes; and adherence to ART have been collected whenever available. The data remain the property of the contributing cohorts, whose representatives manage the ART-CC via the steering committee of the Collaboration. External collaboration is welcomed. Details of contacts are given on the ART-CC website (www.art-cohort-collaboration.org).

Reduction in the use of diagnostic tests in infants with risk factors for early-onset neonatal sepsis does not delay antibiotic treatment.

Despite a low positive predictive value, diagnostic tests such as complete blood count (CBC) and C-reactive protein (CRP) are commonly used to evaluate whether infants with risk factors for early-onset neonatal sepsis (EOS) should be treated with antibiotics. We investigated the impact of implementing a protocol aiming at reducing the number of diagnostic tests in infants with risk factors for EOS in order to compare the diagnostic performance of repeated clinical examination with CBC and CRP measurement. The primary outcome was the time between birth and the first dose of antibiotics in infants treated for suspected EOS. Among the 11,503 infants born at ≥35 weeks during the study period, 222 were treated with antibiotics for suspected EOS. The proportion of infants receiving antibiotics for suspected EOS was 2.1% and 1.7% before and after the change of protocol (p = 0.09). Reduction of diagnostic tests was associated with earlier antibiotic treatment in infants treated for suspected EOS (hazard ratio 1.58; 95% confidence interval [CI] 1.20-2.07; p <0.001), and in infants with neonatal infection (hazard ratio 2.20; 95% CI 1.19-4.06; p = 0.01). There was no difference in the duration of hospital stay nor in the proportion of infants requiring respiratory or cardiovascular support before and after the change of protocol. Reduction of diagnostic tests such as CBC and CRP does not delay initiation of antibiotic treatment in infants with suspected EOS. The importance of clinical examination in infants with risk factors for EOS should be emphasised.

Évaluation, surveillance et soutien de la fonction respiratoire chez des veaux clonés en période néonatale

Une morbidité et une mortalité néonatales élevées limitent l’efficacité du clonage somatique chez les bovins. Des malformations myoarthrosquelettiques, des anomalies ombilicales, des problèmes respiratoires et de la faiblesse ont été fréquemment observés chez les veaux clonés nouveaux-nés. Cette étude rétrospective porte sur 31 veaux clonés. Ses objectifs étaient de décrire les problèmes respiratoires rencontrés, leur évolution au cours du temps, les traitements instaurés pour soutenir la fonction respiratoire et la réponse aux traitements. Vingt-deux veaux ont souffert de problèmes respiratoires. La tachypnée, l’hypoxémie et l’hypercapnie sont les signes cliniques les plus fréquemment observés. L’analyse des gaz sanguins a été un outil essentiel dans le diagnostic et le suivi de la fonction respiratoire. La radiographie a permis une évaluation globale du poumon. L’oxygénothérapie intranasale et la ventilation mécanique ont permis de limiter la mortalité due à une insuffisance respiratoire à 18% (4/22). Cette étude a permis d’émettre des hypothèses quant à l’origine des problèmes respiratoires chez les veaux clonés. Plus d’une maladie semblent affecter les veaux clonés. La déficience en surfactant, l’hypertension pulmonaire persistante et le retard de résorption du fluide pulmonaire figurent parmi les entités pathologiques les plus probables.

Caractérisation de nouvelles lignées cellulaires pré-chimiothérapie et post-chimiothérapie du cancer épithélial de l'ovaire

Le cancer épithélial de l’ovaire (CÉO) est le cancer gynécologique le plus létal. Le CÉO de type séreux, la forme la plus commune avec plus de 50% des cas, est souvent diagnostiqué tardivement et associé à un mauvais pronostic. Le CÉO avancé, surtout traité par chimiothérapie, va devenir chimiorésistant chez la majorité des patientes traitées. Bien que des lignées cellulaires du CÉO aient été dérivées à partir de tumeurs solides et d’ascites de patientes ayant ou non subi une chimiothérapie, aucune des lignées cellulaires du CÉO provenant d’une même patiente avant et après ses traitements de chimiothérapie n’ont été établies précédemment. Notre laboratoire est le premier à développer de telles lignées cellulaires. Nos nouvelles lignées cellulaires sont dérivées de trois patientes différentes (1369, 2295 et 3133) et classées selon leur provenance, soit la tumeur solide (TOV) ou l’ascite (OV). Nous avons donc caractérisé ces nouvelles lignées de cellules pré-chimiothérapie (TOV1369TR, OV2295, TOV3133D et TOV3133G) et post-chimiothérapie (OV1369(2), OV2295(2), TOV2295, OV3133 et OV3133(2)) par diverses approches. Par immunohistochimie et immunobuvardage de type Western, nous avons caractérisé les niveaux d’expression de marqueurs épithéliaux typiques de kératines (KRT7, KRT8, KRT18, KRT19, KRT20) pour confirmer l’origine épithéliale et ovarienne des cellules. Nous avons également analysé le niveau d’expression de HER2 et p53, deux marqueurs importants dans le CÉO. Cependant, il ne semble pas y avoir d’expression différentielle évidente de ces marqueurs entre les lignées pré-chimiothérapie et post-chimiothérapie. Plus encore, nous avons étudié plusieurs caractéristiques tumorigéniques des lignées cellulaires, dont la prolifération cellulaire (par compte cellulaire), la migration cellulaire (par recouvrement de plaie), la capacité à former des sphéroïdes en 3D (par la méthode des gouttelettes inversées), et la formation de tumeurs in vivo dans des souris SCID (xénogreffes sous-cutanées). En général, il ne semble pas y avoir de différences claires entre les cellules pré-chimiothérapie et post-chimiothérapie au niveau du comportement cellulaire, à l’exception du fait qu’aucune des lignées post-chimiothérapie semblent être en mesure de former des structures tridimensionnelles compactes, contrairement à certaines lignées post-chimiothérapie. Nos résultats pourront servir à mieux comprendre les différents mécanismes régissant les tumeurs malignes du CÉO de type séreux et à mieux comprendre la progression de la maladie à travers les différents traitements, ce qui nous permettra d’acquérir des informations essentielles pour mieux évaluer et traiter différentes patientes.

Heteroplasmy in mammal mitochondrial deoxyribonucleic acid

La nature a développé diverses stratégies afin d’assurer le commencement de la vie dans des conditions d’homoplasmie, c’est-à-dire des conditions telles que les cellules sont dotées du même ADN mitochondrial. Toutefois, des nouveaux haplotypes de l’acide désoxyribonucléique mitochondrial (ADNmt) peuvent apparaitre et croître de plusieurs façons tout au long de la durée d’une vie menant à l’hétéroplasmie. Par exemple, l’hétéroplasmie de l’ADNmt peut être créée artificiellement par des technologies reproductives assistées, ainsi que naturellement par le processus de vieillissement. De ce fait, la thèse de ce doctorat fut divisée en deux principaux objectifs. Le premier étant celui d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt produit par le transfert nucléaire des cellules somatiques (SCNT) lors du développement de l’embryon jusqu’au fœtus et aux tissus adultes de bovins clonés. En ce qui concerne le second objectif, il s’agit d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt causés par le vieillissement dans une cellule somatique adulte et dans des tissus germinaux durant l’ovogénèse, ainsi qu’au début de l’embryogenèse et dans la procédure de culture in vitro sur des souris. Dans la première série d’expériences sur des bovins, des fibroblastes fœtaux transportant une mutation d’ADNmt (insertion de 66 pb) furent fusionnés avec des ovocytes receveurs transportant l’ADNmt du type sauvage. La présence d’ADNmt venant de la cellule donneuse a été analysée à différents stades de développement, soit sur des embryons âgés de 17 jours (n=17), des fœtus âgés de 40 jours (n=3), des fœtus âgés de 60 jours (n=3), un fœtus âgé de 240 jours et 3 clones post-nataux âgés de 18 à 24 mois. Chaque individu s’est avéré être hétéroplasmique et 99 % (103/104) des échantillons de tissus analysés étaient également hétéroplasmiques. Cependant, l’ovaire venant du fœtus de 240 jours fut le seul à être homoplasmique pour l’ADNmt de l’ovocyte receveur. Dans la plupart des échantillons analysés (95,2 %, soit 99/104) la moyenne d’hétéroplasmie était de 1,46 %. Par contre, un fœtus âgé de 40 jours a présenté un niveau élevé d’hétéroplasmie (20,9 %), indiquant ainsi que des évènements rares d’augmentation de l’ADNmt des cellules donneuses peuvent survenir. Étant donné que la majorité des clones SCNT montrait de l’hétéroplasmie de l’ADNmt à des proportions comparables à celles des cellules donneuses au moment de la reconstruction de l’embryon, on a pu conclure que l’hétéroplasmie produite par des techniques de transfert nucléaire utilisant des cellules somatiques est due à une ségrégation neutre de l’ADNmt. Dans la seconde série d’expériences sur des souris, des femelles de différents âges, c.à.d. jeunes (0 – 8 mois), moyennes (8 – 16 mois) et vieilles (16 – 24 mois), ont été synchronisées (gonadotrophines) et sacrifiées dans le but d’obtenir des ovocytes au stade de vésicule germinal, et des ovocytes au stade métaphase-II produits in vivo et in vitro. De plus, des embryons in vivo et in vitro au stade de deux-cellules et des embryons au stade de blastocystes ont été obtenus de femelles jeunes. Différents tissus somatiques, venant de femelles des trois stades d’âge ont été obtenus : cerveau, foie, muscle et du cumulus ovocytaire. De plus, l’effet du vieillissement a été mesuré selon la fertilité de la femelle. En effet, les effets sur l’hétéroplasmie du vieillissement, du stade de développement et de la culture in vitro ont été mesurés dans des ovocytes et dans des embryons. Les effets du vieillissement sur les mitochondries ont été mesurés par rapport au nombre total de copies de l’ADNmt, au pourcentage des délétions communes et sur l’expression de trois gènes : Ndufs4, Mt-nd2 and Mt-nd4. Il a été possible d’observer que la fertilité des femelles dans la colonie de souris diminuait avec l’âge. En fait, le vieillissement affectait l’ADNmt dans les tissus somatiques, cependant il n’avait pas d’effet sur le cumulus, les ovocytes et les embryons. Le nombre de délétions de l’ADNmt augmentait pendant la reprise de la méiose et celui-ci diminuait au début du développement embryonnaire. La culture in vitro n’affectait pas la quantité d’ADNmt dans la plupart des tissus germinaux. Puisque nous n’avons pas trouvé d’effet de l’âge dans la majorité des paramètres mitochondriaux analysés dans les ovocytes et les embryons, il est suggéré que la délétion commune de l’ADNmt dans les tissus germinaux est davantage reliée au statut cellulaire de la production d’énergie qu’au processus de vieillissement. Deux sources différentes de mutations de l’ADNmt produites dans les ovocytes normaux ou reconstitués ont produit différents résultats d’hétéroplasmie au début de l’embryogénèse. Chez les bovins, l’hétéroplasmie artificielle impliquant une petite insertion (66 pb) dans la région non codante (D-loop) de l’ADNmt a été vraisemblablement non nocive pour l’embryon, tolérant la persistance de l’ADNmt étranger pendant les différents stades du développement des clones. Chez les souris, l’hétéroplasmie naturelle produite par une grande délétion (4974 pb délétion commune) dans la région codante de l’ADNmt a été vraisemblablement nocive pour l’embryon et par conséquent éliminée pour assurer l’homoplasmie au début du développement embryonnaire.

Caractérisation pharmacologique et moléculaire des dyskinésies tardives chez un modèle de primate non humain

Les dyskinésies tardives (DT) sont des troubles moteurs associés à l’utilisation chronique des antagonistes des récepteurs dopaminergiques D2 tels que les antipsychotiques et le métoclopramide. Ces dyskinésies correspondent à une incoordination motrice portant préférentiellement sur la musculature oro-faciale. La gestion des DT s'est imposée comme défi de santé publique surtout en l’absence d’une alternative thérapeutique efficace et abordable. L’hypothèse classiquement avancée pour expliquer la physiopathologie des DT inhérente au traitement par les antipsychotiques s’articule autour de l’hypersensibilité des récepteurs dopaminergiques D2, cibles principales de ces molécules. Néanmoins, plusieurs données remettent la véracité de cette hypothèse en question. Hypothèse: nous proposons que le blocage chronique des récepteurs dopaminergiques soit effectivement responsable d’un phénomène d’hypersensibilisation mais contrairement à l’hypothèse classique, cette hypersensibilisation porterait sur des paramètres de la transmission dopaminergique autres que les récepteurs D2. De même nous postulons que cette hypersensibilisation se traduirait par des altérations des cascades signalétiques au niveau des cellules du striatum. Ces altérations aboutissent à des changements portant sur le récepteur nucléaire (Nur77), qui est hautement associé au système dopaminergique; l’induction de ces récepteurs déclencherait des cascades associées à la compensation ou à la genèse des DT. Matériels et méthodes: 23 femelles Cebus apella, réparties en 3 groupes: groupe halopéridol, groupe clozapine, et groupe contrôle, ont été exposées aux traitements respectifs pendant 6-36 mois. Après l’analyse comportementale, les animaux ont été décapités et leurs cerveaux isolés pour fin d’analyse. Hybridation in situ: nous avons fait appel à cette technique pour mesurer l’expression de l’ARNm de Nur77 et du neuropeptide enképhaline. Hybridation in situ double: nous avons exploités cette technique pour identifier les populations neuronales exprimant les récepteurs dopaminergiques D3 et localiser leur éventuelle induction. Autoradiographies des récepteurs dopaminergiques D1, D2 et D3 et autoradiographies des récepteurs i glutamatergiques mGluR5. Ces autoradiographies avaient pour objectif d’évaluer l’expression de ces différents récepteurs. Mutagenèse dirigée et transfection cellulaire: nous faisons appel à ces techniques pour reproduire le polymorphisme identifié au niveau de la région 3’UTR de l’ARNm Nur77 et évaluer l’impact que pourrait avoir ce polymorphisme sur la stabilité de l’ARNm Nur77 sinon sur l’expression de la protèine Nur77. Western Blot des kinases ERK 1 et 2: cette technique nous a servi comme moyen pour quantifier l’expression globale de ces kinases. Analyses statistiques: l’expression de l’ARNm Nur77 a été évaluée en utilisant l’analyse de la variance à un seul facteur (One way ANOVA). Nous avons procédé de la même façon pour mesurer l’expression des récepteurs D2, D3 et mGluR5. Résultats: le groupe des animaux traités par l’halopéridol montre une plus forte expression des récepteurs D3 par rapport aux sujets des autres groupes. Cette expression se produit au niveau des neurones de la voie directe. De plus, cette augmentation corrèle positivement avec la sévérité des DT. L’expression des récepteurs D2 et mGluR5 reste relativement inchangée entre les différents groupes, alors qu’un gradient d’expression a été observé pour le récepteur D1. Par ailleurs, Nur77 est induit par l’halopéridol, alors que son expression semble baisser chez les animaux traités par la clozapine. L’induction de l’expression de Nur77 par l’halopéridol est plus accrue chez les animaux non dyskinétiques. Les animaux traités par la clozapine démontrent une expression amoindrie de l’ARNm de Nur77 qui tend à être plus faible que l’expression de base. D’autre part, la présence du polymorphisme au niveau de la région 3’UTR semble affecter l’expression cellulaire de Nur77. Conclusion: ces résultats confortent notre hypothèse concernant l’existence d’un phénomène d’hypersensibilisation prenant place suite un traitement chronique par les antipsychotiques. Ce phénomène s’est traduit par une augmentation de l’expression des récepteurs D3 sans porter sur les récepteurs D2 tel que prôné classiquement. Cette hypersensibilisation des récepteurs D3 implique également l’existence d’un débalancement des voies striatales pouvant ainsi sous tendre l’apparition des DT. Ces résultats dévoilent ainsi un nouveau mécanisme qui pourrait contribuer à l’apparition des DT et pourraient permettre une meilleure gestion, nous l’espérons, des DT à l’échelle clinique.

Dérivation de cellules souches pluripotentes induites autologues à partir du clonage somatique équin

Le recours aux cellules souches pour améliorer la réparation et guérison des blessures et maladies musculosquelettiques chez le cheval est de plus en plus fréquent. Les développements récents dans la reprogrammation cellulaire ont permis le développement de nouvelles sources de cellules souches pour ces thérapies régénératives. Des cellules souches pluripotentes induites (iPS) autologues peuvent être dérivées de cellules adultes par la reprogrammation directe à travers l'expression induite des gènes de pluripotence. Le clonage par transfert nucléaire (SCNT) suivi de la dérivation de cellules souches embryonnaires (ES) permet la reprogrammation indirecte des cellules adultes. Cependant, l’efficacité de ces deux méthodes pour la dérivation de cellules pluripotentes génétiquement stables est faible. Nous avons donc combiné les techniques SCNT et iPS dans le but de développer un protocole efficace de dérivation de cellules iPS autologues à partir de fibroblastes de la peau équine. Quatre facteurs de reprogrammation ont été introduits dans les cellules fibroblastes de fœtus clonés (ntFF) ainsi que les cellules ES provenant d’embryons clonés (ntES) pour induire leur reprogrammation en cellules iPS autologues. Les cellules ntFF-iPS et ntES-iPS ont des capacités prolifératives avancées et expriment des marqueurs de pluripotence importants. Par contre, les cellules ntES ont une efficacité de reprogrammation significativement supérieure aux cellules nt-FF et forment des colonies trois fois plus rapidement. Contrairement aux cellules ntES, les cellules ntES-iPS démontrent une augmentation de l’expression des marqueurs de pluripotence et survivent à la culture cellulaire prolongée. Les résultats présentés dans ce mémoire attestent que l’utilisation de la reprogrammation secondaire de cellules FF et ES clonées permet la production de cellules souches pluripotentes autologues stables chez le cheval.

Effets de la reprogrammation sur le gène empreinté H19 chez les équins

Lors de la fécondation, le génome subit des transformations épigénétiques qui vont guider le développement et le phénotype de l’embryon. L'avènement des techniques de reprogrammation cellulaire, permettant la dédifférenciation d'une cellule somatique adulte, ouvre la porte à de nouvelles thérapies régénératives. Par exemple, les procédures de transfert nucléaire de cellules somatique (SCNT) ainsi que la pluripotence par induction (IP) visent à reprogrammer une cellule somatique adulte différentiée à un état pluripotent similaire à celui trouvé durant la fécondation chez l'embryon sans en impacter l'expression génique vitale au fonctionnement cellulaire. Cependant, la reprogrammation partielle est souvent associée à une mauvaise méthylation de séquences géniques responsables de la régulation des empreintes géniques. Ces gènes, étudiés chez la souris, le bovin et l'humain, sont exprimés de manière monoallélique, parent spécifique et sont vitaux pour le développement embryonnaire. Ainsi, nous avons voulu définir le statut épigénétique du gène empreinté H19 chez l'équin, autant chez le gamètes que les embryons dérivés de manière in vivo, SCNT ainsi que les cellules pluripotentes induites (iPSC). Une région contrôle empreinté (ICR) riche en îlots CpG a été observée en amont du promoteur. Couplé avec une analyse de transcrit parent spécifique du gène H19, nous avons confirmé que l'empreinte du gène H19 suit le modèle insulaire décrit chez les autres mammifères étudiés et résiste à la reprogrammation induite par SCNT ou IP. La déméthylation partielle de l'ICR observée chez certains échantillons reprogrammés n'était pas suffisante pour induire une expression biallélique, suggérant un contrôle des empreintes chez les équins durant la reprogrammation.

Régulation de la division asymétrique chez C. elegans

La division asymétrique est essentielle pour générer la diversité au cours du développement et permet aussi de réguler la balance entre renouvellement et différenciation des cellules souches chez l’adulte. Dans ces deux cas de figure, elle dépend respectivement d’une polarité intrinsèque ou d’une polarité extrinsèque. C. elegans est un excellent modèle pour étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires de la division asymétrique in vivo. Chez l’embryon, le maintien d’un axe de polarité antéro-postérieur dépend des protéines PAR conservées et localisées de façon asymétrique en deux groupes mutuellement exclusifs; le groupe antérieur avec PAR-3, PAR-6, PKC-3 et le groupe postérieur avec PAR-2 et PAR-1. L’absence d’une protéine PAR entraine une perte de polarité et une létalité embryonnaire. Lors d’un crible par ARN interférence mené par Jean-Claude Labbé pour identifier les suppresseurs de la létalité associée à la perte de PAR-2, deux cyclines de type B, CYB-2.1 et CYB-2.2 ont été trouvées. J’ai déterminé que CYB-2.1 et CYB-2.2 interviennent dans la polarité sans perturber le cycle cellulaire et agissent vraisemblablement avec leur kinase associée, CDK-1, pour stabiliser les niveaux protéiques de PAR-6. Ces travaux permettent de mieux définir les liens étroits entre polarité et cycle cellulaire. La lignée germinale de C. elegans est un excellent modèle pour étudier les divisions des cellules souches germinales in vivo. Par contre, l’absence d’orientation préférentielle de ces divisions laisse envisager que la complexité morphologique de la niche pourrait engendrer une diversité d’axe possible. J’ai étudié la régulation morphologique de cette niche, une unique cellule somatique appelée distal tip cell (DTC), qui arborise de longues extensions au stade adulte. Mes résultats préliminaires favorisent un modèle dans lequel les cellules souches et progéniteurs germinaux (CSPG) supportent la formation de ces extensions. Enfin, j’ai obtenu des conditions favorables à l’étude de la division asymétrique extrinsèque dans ce modèle, en simplifiant l’architecture de la niche dans des conditions qui préservent les divisions cellulaires des cellules souches. Mes travaux ont permis de mieux comprendre les liens unissant les différents processus biologiques impliqués dans la division asymétrique, d’une part par l’étude du rôle qu’y jouent des régulateurs clés du cycle cellulaire au cours du développement et d’autre part par la caractérisation d’une communication bidirectionnelle entre la niche et les cellules souches chez l’adulte.