Cycle modulation of insulin-like growth factor-binding protein 1 in human endometrium

Endometrium is one of the fastest growing human tissues. Sex hormones, estrogen and progesterone, in interaction with several growth factors, control its growth and differentiation. Insulin-like growth factor 1 (IGF-1) interacts with cell surface receptors and also with specific soluble binding proteins. IGF-binding proteins (IGF-BP) have been shown to modulate IGF-1 action. Of six known isoforms, IGF-BP-1 has been characterized as a marker produced by endometrial stromal cells in the late secretory phase and in the decidua. In the current study, IGF-1-BP concentration and affinity in the proliferative and secretory phase of the menstrual cycle were measured. Endometrial samples were from patients of reproductive age with regular menstrual cycles and taking no steroid hormones. Cytosolic fractions were prepared and binding of 125I-labeled IGF-1 performed. Cross-linking reaction products were analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (7.5%) followed by autoradiography. 125I-IGF-1 affinity to cytosolic proteins was not statistically different between the proliferative and secretory endometrium. An approximately 35-kDa binding protein was identified when 125I-IGF-1 was cross-linked to cytosol proteins. Secretory endometrium had significantly more IGF-1-BP when compared to proliferative endometrium. The specificity of the cross-linking process was evaluated by the addition of 100 nM unlabeled IGF-1 or insulin. Unlabeled IGF-1 totally abolished the radioactivity from the band, indicating specific binding. Insulin had no apparent effect on the intensity of the labeled band. These results suggest that IGF-BP could modulate the action of IGF-1 throughout the menstrual cycle. It would be interesting to study this binding protein in other pathologic conditions of the endometrium such as adenocarcinomas and hyperplasia.

A model of chronic IgE-mediated food allergy in ovalbumin-sensitized mice

Food allergy is most frequently the result of IgE-mediated hypersensitivity reactions. Here, we describe a chronic model in which some of the intestinal and systemic consequences of continuous egg white solution ingestion by ovalbumin-sensitized eight-week-old BALB/c mice, 6 animals per group, of both sexes, were investigated. There was a 20% loss of body weight that began one week after antigen exposure and persisted throughout the experiment (3 weeks). The sensitization procedure induced the production of anti-ovalbumin IgG1 and IgE, which were enhanced by oral antigen exposure (129% for IgG1 and 164% for IgE, compared to sensitization values). Intestinal changes were determined by jejunum edema at 6 h (45% Evans blue extravasation) and by a significant eosinophil infiltration with a peak at 48 h. By day 21 of continuous antigen exposure, histological findings were mild, with mast cell hyperplasia (100%) and increased mucus production (483%). Altogether, our data clearly demonstrate that, although immune stimulation was persistently occurring in response to continuous oral antigen exposure, regulatory mechanisms were occurring in the intestinal mucosa, preventing overt pathology. The experimental model described here reproduces the clinical and pathological changes of mild chronic food allergy and may be useful for mechanistic studies of this common clinical condition.

Morphological changes induced by testosterone in the mammary glands of female Wistar rats

Increased levels of androgens in postmenopausal women are considered to be a risk factor for breast cancer. Testosterone, alone or in combination with estrogen, induces epithelial dysplasia and mammary tumors in Noble rats. Since this model of hormone-induced neoplasia has not been reported in other rat strains, we studied the effect of testosterone on the mammary gland morphology of female Wistar rats. Sixty adult, non-castrated, female Wistar rats were implanted in the dorsum midline with a silicone tube containing 50 mg testosterone (testosterone propionate in 30 animals and non-esterified testosterone in the remaining 30 animals) and 20 additional animals were implanted with empty tubes and used as control. Five animals per group were killed 30, 60, 90, 120, 150, and 180 days after implantation, and the mammary glands were dissected, fixed and embedded in paraffin. Histological sections were then stained with hematoxylin and eosin and picrosyrius red for collagen visualization. Morphological and morphometric analysis demonstrated ductal proliferation and acinotubular differentiation with secretory activity in all treated animals, peaking at 90 days of androgen exposure. After 90 days the proliferation of acinar epithelial cells was evident, but there was a progressive reduction of secretory differentiation and an increase in intralobular collagen fibers. There was no morphological evidence of dysplastic changes or other pre-neoplastic lesions. Testosterone treatment applied to adult, non-castrated female Wistar rats induced a mammary gland hyperplasia resembling the lactating differentiation, with progressive reduction in secretory differentiation.

Regulation of pituitary hormones and cell proliferation by components of the extracellular matrix

The extracellular matrix is a three-dimensional network of proteins, glycosaminoglycans and other macromolecules. It has a structural support function as well as a role in cell adhesion, migration, proliferation, differentiation, and survival. The extracellular matrix conveys signals through membrane receptors called integrins and plays an important role in pituitary physiology and tumorigenesis. There is a differential expression of extracellular matrix components and integrins during the pituitary development in the embryo and during tumorigenesis in the adult. Different extracellular matrix components regulate adrenocorticotropin at the level of the proopiomelanocortin gene transcription. The extracellular matrix also controls the proliferation of adrenocorticotropin-secreting tumor cells. On the other hand, laminin regulates the production of prolactin. Laminin has a dynamic pattern of expression during prolactinoma development with lower levels in the early pituitary hyperplasia and a strong reduction in fully grown prolactinomas. Therefore, the expression of extracellular matrix components plays a role in pituitary tumorigenesis. On the other hand, the remodeling of the extracellular matrix affects pituitary cell proliferation. Matrix metalloproteinase activity is very high in all types of human pituitary adenomas. Matrix metalloproteinase secreted by pituitary cells can release growth factors from the extracellular matrix that, in turn, control pituitary cell proliferation and hormone secretion. In summary, the differential expression of extracellular matrix components, integrins and matrix metalloproteinase contributes to the control of pituitary hormone production and cell proliferation during tumorigenesis.

Male gonadal function, prolactin secretion and lactotroph population in an experimental model of cirrhosis

Liver cirrhosis, a highly prevalent chronic disease, is frequently associated with endocrine dysfunctions, notably in the gonadal axis. We evaluated lactotroph population by immunohistochemistry, gonadotropins and prolactin by immunoradiometric assay and testosterone and estradiol by radioimmunoassay in adult male Wistar rats with cirrhosis induced by carbon tetrachloride. No significant difference in mean ± SEM percentages of lactotrophs was found between cirrhotic animals and controls (N = 12, mean 18.95 ± 1.29%). Although there was no significant difference between groups in mean serum levels of prolactin (control: 19.2 ± 4 ng/mL), luteinizing hormone (control: 1.58 ± 0.43 ng/mL), follicle-stimulating hormone (control: 19.11 ± 2.28 ng/mL), estradiol (control: 14.65 ± 3.22 pg/mL), and total testosterone (control: 138.41 ± 20.07 ng/dL), 5 of the cirrhotic animals presented a hormonal profile consistent with hypogonadism, all of them pointing to a central origin of this dysfunction. Four of these animals presented high levels of estradiol and/or prolactin, with a significant correlation between these two hormones in both groups (r = 0.54; P = 0.013). It was possible to detect the presence of central hypogonadism in this model of cirrhotic animals. The hyperestrogenemia and hyperprolactinemia found in some hypogonadal animals suggest a role in the genesis of hypogonadism, and in the present study they were not associated with lactotroph hyperplasia.

Coronary fat content evaluated by morphometry in patients with severe atherosclerosis has no relation with serum lipid levels

The relationship between lipid serum levels and coronary atherosclerotic plaque fat content was studied in 51 necropsy patients. Serum lipids were measured by standard techniques, during life, in the absence of lipid-lowering drugs. Intima, intimal fat and media areas were measured using a computerized system in cryosections of the odd segments of the right, anterior descending and circumflex coronary arteries stained with Sudan-IV. Mean intimal and lipid areas were 5.74 ± 1.98 and 1.22 ± 0.55 mm² (22.12 ± 8.48%) in 26 cases with high cholesterol (³200 mg/dL) and 4.98 ± 1.94 and 1.16 ± 0.66 mm² (22.75 ± 9.06%) in 25 cases with normal cholesterol (<200 mg/dL; P > 0.05). Patients with high levels of low-density lipoprotein (³130 mg/dL, N = 15) had a higher intima/media area ratio than those with normal levels of low-density lipoprotein (<130 mg/dL, N = 13, P < 0.01). No significant difference in the morphometrical variables was found in groups with high or low serum levels of triglycerides (³200 mg/dL, N = 13 vs <200 mg/dL, N = 36) or high-density lipoprotein (³35 mg/dL, N = 11 vs <35 mg/dL, N = 17). The association between the morphological measurements and serum levels of cholesterol, its fractions, and triglycerides was also tested and the correlation coefficients were low. Although high cholesterol is a risk factor, we show here that in patients with severe atherosclerosis blood cholesterol and triglyceride levels seem to have little influence on coronary lipid content, indicating that other factors may contribute to arterial lipid deposition and plaque formation.

A DNA enzyme targeting Egr-1 inhibits rat vascular smooth muscle cell proliferation by down-regulation of cyclin D1 and TGF-β1

We have demonstrated that a synthetic DNA enzyme targeting early growth response factor-1 (Egr-1) can inhibit neointimal hyperplasia following vascular injury. However, the detailed mechanism of this inhibition is not known. Thus, the objective of the present study was to further investigate potential inhibitory mechanisms. Catalytic DNA (ED5) and scrambled control DNA enzyme (ED5SCR) were synthesized and transfected into primary cultures of rat vascular smooth muscle cells (VSMCs). VSMC proliferation and DNA synthesis were analyzed by the MTT method and BrdU staining, respectively. Egr-1, TGF-β1, p53, p21, Bax, and cyclin D1 expression was detected by RT-PCR and Western blot. Apoptosis and cell cycle assays were performed by FACS. Green fluorescence could be seen localized in the cytoplasm of 70.6 ± 1.52 and 72 ± 2.73% VSMCs 24 h after transfection of FITC-labeled ED5 and ED5SCR, respectively. We found that transfection with ED5 significantly inhibited cultured VSMC proliferation in vitro after 24, 48, and 72 h of serum stimulation, and also effectively decreased the uptake of BrdU by VSMC. ED5 specifically reduced serum-induced Egr-1 expression in VSMCs, further down-regulated the expression of cyclin D1 and TGF-β1, and arrested the cells at G0/G1, inhibiting entry into the S phase. FACS analysis indicated that there was no significant difference in the rate of apoptosis between ED5- and ED5SCR-transfected cells. Thus, ED5 can specifically inhibit Egr-1 expression, and probably inhibits VSMC proliferation by down-regulating the expressions of cyclin D1 and TGF-β1. However, ED5 has no effect on VSMC apoptosis.

Hyaluronidases and hyaluronan synthases expression is inversely correlated with malignancy in lung/bronchial pre-neoplastic and neoplastic lesions, affecting prognosis

We collected a series of 136 lung/bronchial and 56 matched lung parenchyma tissue samples from patients who underwent lung/bronchial biopsies and presented invasive carcinoma after lung surgery. The lung/bronchial samples included basal cell hyperplasia, squamous metaplasia, moderate dysplasia, adenomatous hyperplasia, severe dysplasia, squamous cell carcinoma and adenocarcinoma. Matched lung parenchyma tissue samples included 25 squamous cell carcinomas and 31 adenocarcinomas. Immunohistochemistry was performed to analyze for the distribution of hyaluronidase (Hyal)-1 and −3, and hyaluronan synthases (HAS)-1, −2, and −3. Hyal-1 showed significantly higher expression in basal cell hyperplasia than in moderate dysplasia (P=0.01), atypical adenomatous hyperplasia (P=0.0001), or severe dysplasia (P=0.03). Lower expression of Hyal-3 was found in atypical adenomatous hyperplasia than in basal cell hyperplasia (P=0.01) or moderate dysplasia (P=0.02). HAS-2 was significantly higher in severe dysplasia (P=0.002) and in squamous metaplasia (P=0.04) compared with basal cell hyperplasia. HAS-3 was significantly expressed in basal cell hyperplasia compared with atypical adenomatous hyperplasia (P=0.05) and severe dysplasia (P=0.02). Lower expression of HAS-3 was found in severe dysplasia compared with squamous metaplasia (P=0.01) and moderate dysplasia (P=0.01). Epithelial Hyal-1 and −3 and HAS-1, −2, and −3 expressions were significantly higher in pre-neoplastic lesions than in neoplastic lesions. Comparative Cox multivariate analysis controlled by N stage and histologic tumor type showed that patients with high HAS-3 expression in pre-neoplastic cells obtained by lung/bronchial biopsy presented a significantly higher risk of death (HR=1.19; P=0.04). We concluded that localization of Hyal and HAS in lung/bronchial pre-neoplastic and neoplastic lesions was inversely related to malignancy, which implied that visualizing these factors could be a useful diagnostic procedure for suspected lung cancer. Finalizing this conclusion will require a wider study in a randomized and prospective trial.

Roles of keratins in intestinal health and disease

Intermediate filament keratins (K) play a pivotal role in protein targeting and epithelialcytoprotection from stress as evidenced by keratin mutations predisposing to human liver and skin diseases and possibly inflammatory bowel disease (IBD). The K8-null (K8-/-) mice exhibit colonic phenotype similar to IBD and marked spontaneous colitis, epithelial hyperproliferation, decreased apoptosis, mistargeting of proteins leading to defective ion transport and diarrhea. The K8-heterozygote (K8+/-) mouse colon appears normal but displays a defective sodium (Na+) and chloride (Cl-) transport similar to, but milder than K8-/-. Characterization of K8+/- colon revealed ~50% less keratins (K7, K8, K19, K20) compared to K8 wild type (K8+/+). A similar ~50% decrease was seen in K8+/- mRNA levels as compared to K8+/+, while the mRNA levels for the other keratins were unaltered. K8+/- keratins were arranged in a normal colonic crypt expression pattern, except K7 which was expressed at the top of crypts in contrast to K8+/+. The K8+/- colon showed mild hyperplasia but no signs of inflammation and no resistance to apoptosis. Experimental colitis induced by using different concentrations of dextran sulphate sodium (DSS) showed that K8+/- mice are slightly more sensitive to induced colitis and showed a delayed recovery compared to K8+/+. Hence, the K8+/- mouse with less keratins and without inflammation, provided a novel model to study direct molecular mechanisms of keratins in intestinal homeostasis and ion transport. Different candidate ion transporters for a possible role in altered ion transport seen in the K8-/- and K8+/- mouse colon were evaluated. Besides normal levels of CFTR, PAT-1 and NHE-3, DRA mRNA levels were decreased 3-4-fold and DRA protein nearly entirely lost in K8-/- caecum, distal and proximal colon compared to K8+/+. In K8+/- mice, DRA mRNA levels were unaltered while decreased DRA protein level and patchy distribution was detected particularly in the proximal colon and as compared to K8+/+. DRA was similarly decreased when K8 was knocked-down in Caco-2 cells, confirming that K8 levels modulate DRA levels in an inflammation-independent manner. The dramatic loss of DRA in colon and caecum of K8-/- mice was responsible for the chloride transport defect. The milder ion transport in K8+/- colon might be related to DRA suggesting a role for K8 in regulation of DRA expression and targeting. The current study demonstrates the importance of keratins in stress protection and cell signaling. Furthermore, we have also successfully developed a novel, simple, fast, cost effective, non-invasive in vivo imaging method for the early diagnosis of murine colitis with specificity for both genetic and experimental colitis. The said modality provides continuous measurements of reactive oxygen and nitrogen species (RONS) and minimizes the use of an increased number of experimental animals by using a luminal derivative chemiluminescent probe, L-012 which provides a cost-effective tool to study the level and longitudinal progression of colitis.

Prostate Cancer and the Search for Novel Biomarkers

The primary objective of this research project was to identify prostate cancer (PCa) -specific biomarkers from urine. This was done using a multi-faceted approach that targeted (1) the genome (DNA); (2) the transcriptome (mRNA and miRNA); and (3) the proteome. Toward this end, urine samples were collected from ten healthy individuals, eight men with PCa and twelve men with enlarged, non-cancerous prostates or with Benign Prostatic Hyperplasia (BPH). Urine samples were also collected from the same patients (PCa and BPH) as part of a two-year follow-up. Initially urinary nucleic acids and proteins were assessed both qualitatively and quantitatively for characteristics either unique or common among the groups. Subsequently macromolecules were pooled within each group and assessed for either protein composition via LC-MS/MS or microRNA (miRNA) expression by microarray. A number of potential candidates including miRNAs were identified as being deregulated in either pooled PCa or BPH with respect to the healthy control group. Candidate biomarkers were then assessed among individual samples to validate their utility in diagnosing PCa and/or differentiating PCa from BPH. A number of potential targets including deregulation of miRNAs 1825 and 484, and mRNAs for Fibronectin and Tumor Protein 53 Inducible Nuclear Protein 2 (TP53INP2) appeared to be indicative of PCa. Furthermore, deregulation of miR-498 appeared to be indicative of BPH. The sensitivities and specificities associated with using deregulation in many of these targets to subsequently predict PCa or BPH were also determined. This research project has identified a number of potential targets, detectable in urine, which merit further investigation towards the accurate identification of PCa and its discrimination from BPH. The significance of this work is amplified by the non-invasive nature of the sample source from which these candidates were derived, urine. Many cancer biomarker discovery studies have tended to focus primarily on blood (plasma or serum) and/or tissue samples. This is one of the first PCa biomarker studies to focus exclusively on urine as a sample source.

EARLY LIFE EXPOSURE TO GENISTEIN AND DAIDZEIN DISRUPTS STRUCTURAL DEVELOPMENT OF REPRODUCTIVE ORGANS IN FEMALE MICE

In mice, exposure to isoflavones (ISO), abundant in soy infant formula, during the first 5 d of life alters structural and functional development of reproductive organs. Effects of longer exposures are unknown. The study objective was to evaluate whether exposure to a combination of daidzein and genistein in the first 10 compared to 5 d of life results in greater adverse effects on ovarian and uterine structure in adult mice. Thirteen litters of 8–12 pups were cross-fostered and randomized to corn oil or ISO (2 mg daidzein + 5 mg genistein/kg body weight/d) for the first 5 or 10 d of life. The 10-d protocol mimicked the period when infants are fed soy protein formula (SPF) but avoids the time when suckling pups can consume the mother’s diet. Body and organ weights and histology of ovaries and uteri were analyzed. There were no differences in the ovary or uterus weight, number of ovarian follicles, number of multiple oocyte follicles, or percent of ovarian cysts with 5 or 10 d of ISO intervention compared to respective controls. The 10-d ISO group had higher body weights from 6 d to 4 mo. of age and a higher percent of hyperplasia in the oviduct than the respective control. Lower numbers of ovarian corpus lutea and a higher incidence of abnormal changes were reported in the uteri of both ISO groups compared to their respective controls. Five- and 10-d exposure to ISO had similar long-lasting adverse effects on the structures of ovaries and uterus in adult mice. Only the 10-d ISO exposure resulted in greater body weight gain at adulthood.

Effet de l'atorvastatine et de l'amlodipine sur le remodelage vasculaire dans l'hypertension

Résumé Introduction L’amlodipine et l’atorvastatine offrent des avantages thérapeutiques au-delà de leur indication primaire, soit la réduction de la pression artérielle et des lipides sanguins, respectivement. L’amlodipine induit l’apoptose des cellules de muscle lisse vasculaire (CMLV) in vivo, contribuant à la régression de l'hypertrophie aortique chez le rat spontanément hypertendu (SHR). L'atorvastatine induit l’apoptose des CMLV in vitro, un effet proportionnel à la dose. Toutefois, cet effet reste à être démontré in vivo. Nous postulons que l’atorvastatine induira la régression de l’hypertrophie aortique via l’apoptose des CMLV chez le SHR, et que la combinaison de l’amlodipine et de l’atorvastatine aura un effet synergique sur la régression de l’hypertrophie aortique via l’apoptose des CMLV chez le SHR. Méthodologie L’amlodipine et l’atorvastatine ont été administrées à des SHR âgés de 11 semaines durant trois ou six semaines, individuellement ou en combinaison. Les points principaux à l'étude étaient le remodelage vasculaire et la pression artérielle. La fragmentation et le contenu en ADN, le stress oxydant, le taux de cholestérol et les niveaux de nitrates ont aussi été mesurés. Résultats Lorsque l’atorvastatine a été administrée seule, une diminution significative du stress oxydant et de la pression artérielle a été observée après trois et six semaines de traitement, respectivement. Par contre, aucune différence n’a pu être décelée quant au remodelage vasculaire. L'amlodipine a réduit la pression artérielle et l'hypertrophie aortique de façon dépendante de la dose. Une diminution significative de l'hyperplasie a été détectée après trois semaines de traitement avec la combinaison, et après six semaines avec une faible dose d'amlodipine. Conclusion Nos résultats ne supportent pas l'hypothèse que l'atorvastatine induit l'apoptose des CMLV in vivo. Par contre, lorsque combinée à l'amlodipine, elle pourrait ajouter un bénéfice supplémentaire au niveau de la réduction de l'hyperplasie aortique.

Impact de l'haploinsuffisance du gène Sim1 sur le développement et la fonction du noyau paraventriculaire de l'hypothalamus

L’obésité provient d’un déséquilibre de l’homéostasie énergétique, c’est-à-dire une augmentation des apports caloriques et/ou une diminution des dépenses énergétiques. Plusieurs données, autant anatomiques que physiologiques, démontrent que l’hypothalamus est un régulateur critique de l’appétit et des dépenses énergétiques. En particulier, le noyau paraventriculaire (noyau PV) de l’hypothalamus intègre plusieurs signaux provenant du système nerveux central (SNC) et/ou de la périphérie, afin de contrôler l’homéostasie énergétique via des projections axonales sur les neurones pré-ganglionnaires du système autonome situé dans le troc cérébral et la moelle épinière. Plusieurs facteurs de transcription, impliqués dans le développement du noyau PV, ont été identifiés. Le facteur de transcription SIM1, qui est produit par virtuellement tous les neurones du noyau PV, est requis pour le développement du noyau PV. En effet, lors d’une étude antérieure, nous avons montré que le noyau PV ne se développe pas chez les souris homozygotes pour un allèle nul de Sim1. Ces souris meurent à la naissance, probablement à cause des anomalies du noyau PV. Par contre, les souris hétérozygotes survivent, mais développent une obésité précoce. De façon intéressante, le noyau PV des souris Sim1+/- est hypodéveloppé, contenant 24% moins de cellules. Ces données suggèrent fortement que ces anomalies du développement pourraient perturber le fonctionnement du noyau PV et contribuer au développement du phénotype d’obésité. Dans ce contexte, nous avons entrepris des travaux expérimentaux ayant pour but d’étudier l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur : 1) le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) l’homéostasie énergétique; et 3) les voies neuronales physiologiques contrôlant l’homéostasie énergétique chez les souris Sim1+/-. A cette fin, nous avons utilisé : 1) des injections stéréotaxiques combinées à des techniques d’immunohistochimie afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) le paradigme des apports caloriques pairés, afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur l’homéostasie énergétique; et 3) une approche pharmacologique, c’est-à-dire l’administration intra- cérébroventriculaire (i.c.v.) et/ou intra-péritonéale (i.p.) de peptides anorexigènes, la mélanotane II (MTII), la leptine et la cholécystokinine (CCK), afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur les voies neuronales contrôlant l’homéostasie énergétique. Dans un premier temps, nous avons constaté une diminution de 61% et de 65% de l’expression de l’ARN messager (ARNm) de l’ocytocine (Ot) et de l’arginine-vasopressine (Vp), respectivement, chez les embryons Sim1+/- de 18.5 jours (E18.5). De plus, le nombre de cellules produisant l’OT et la VP est apparu diminué de 84% et 41%, respectivement, chez les souris Sim1+/- adultes. L’analyse du marquage axonal rétrograde des efférences du noyau PV vers le tronc cérébral, en particulier ses projections sur le noyau tractus solitaire (NTS) aussi que le noyau dorsal moteur du nerf vague (X) (DMV), a permis de démontrer une diminution de 74% de ces efférences. Cependant, la composition moléculaire de ces projections neuronales reste inconnue. Nos résultats indiquent que l’haploinsuffisance de Sim1 : i) perturbe spécifiquement le développement des cellules produisant l’OT et la VP; et ii) abolit le développement d’une portion importante des projections du noyau PV sur le tronc cérébral, et notamment ses projections sur le NTS et le DMV. Ces observations soulèvent donc la possibilité que ces anomalies du développement du noyau PV contribuent au phénotype d’hyperphagie des souris Sim1+/-. En second lieu, nous avons observé que la croissance pondérale des souris Sim1+/- et des souris Sim1+/+ n’était pas significativement différente lorsque la quantité de calories présentée aux souris Sim1+/- était la même que celle consommée par les souris Sim1+/+. De plus, l’analyse qualitative et quantitative des tissus adipeux blancs et des tissus adipeux bruns n’a démontré aucune différence significative en ce qui a trait à la taille et à la masse de ces tissus chez les deux groupes. Finalement, au terme de ces expériences, les souris Sim1+/--pairées n’étaient pas différentes des souris Sim1+/+ en ce qui a trait à leur insulinémie et leur contenu en triglycérides du foie et des masses adipeuses, alors que tous ces paramètres étaient augmentés chez les souris Sim1+/- nourries ad libitum. Ces résultats laissent croire que l’hyperphagie, et non une diminution des dépenses énergétiques, est la cause principale de l’obésité des souris Sim1+/-. Par conséquent, ces résultats suggèrent que : i) l’haploinsuffisance de Sim1 est associée à une augmentation de l’apport calorique sans toutefois moduler les dépenses énergétiques; ii) l’existence d’au moins deux voies neuronales issues du noyau PV : l’une qui régule la prise alimentaire et l’autre la thermogénèse; et iii) l’haploinsuffisance de Sim1 affecte spécifiquement la voie neuronale qui régule la prise alimentaire. En dernier lieu, nous avons montré que l’injection de MTII, de leptine ainsi que de CCK induit une diminution significative de la consommation calorique des souris des deux génotypes, Sim1+/+ et Sim1+/-. De fait, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 37% et de 51%, respectivement, durant les 4 heures suivant l’administration i.p. de MTII comparativement à l’administration d’une solution saline. Lors de l’administration i.c.v. de la leptine, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 47% et de 32%, respectivement. Finalement, l’injection i.p. de CCK diminue la consommation calorique des souris Sim1+/- et Sim1+/+ de 52% et de 36%, respectivement. L’ensemble des résultats suggère ici que l’haploinsuffisance de Sim1 diminue l’activité de certaines voies neuronales régulant l’homéostasie énergétique, et particulièrement de celles qui contrôlent la prise alimentaire. En résumé, ces travaux ont montré que l’haploinsuffisance de Sim1 affecte plusieurs processus du développement au sein du noyau PV. Ces anomalies du développement peuvent conduire à des dysfonctions de certains processus physiologiques distincts régulés par le noyau PV, et notamment de la prise alimentaire, et contribuer ainsi au phénotype d’obésité. Les souris hétérozygotes pour le gène Sim1 représentent donc un modèle animal unique, où l’hyperphagie, et non les dépenses énergétiques, est la principale cause de l’obésité. En conséquence, ces souris pourraient représenter un modèle expérimental intéressant pour l’étude des mécanismes cellulaires et moléculaires en contrôle de la prise alimentaire.

Études du remodelage vasculaire utérin durant la grossesse : caractérisation du rôle de l’œstrogène et de son action vasorelaxante

La grossesse est un état physiologique particulier où de nombreux changements fonctionnels et structuraux surviennent. Chez la rate, pour répondre aux besoins grandissants du fœtus, l’artère utérine se développe pour atteindre le double de son diamètre original avant parturition. Par conséquent, le débit sanguin utérin augmente d’environ vingt fois. Pour ce faire, les vaisseaux utérins sont l’objet d’un remodelage caractérisé par une hypertrophie et une hyperplasie des différentes composantes de la paroi. De plus, ce remodelage est complètement réversible après la parturition, par opposition au remodelage vasculaire « pathologique » qui affecte les artères systémiques, dans l’hypertension chronique, par exemple. La grossesse s’accompagne aussi de modifications hormonales importantes, comme les œstrogènes dont la concentration s’accroît progressivement au cours de cette période. Elle atteindra une concentration trois cents fois plus élevée avant terme que chez une femme non gravide. Cette hormone possède de multiples fonctions, ainsi qu’un mode d’action à la fois génomique et non génomique. Considérant l’ensemble de ces éléments, nous avons formulé l’hypothèse que l’œstradiol serait responsable de modifier la circulation utérine durant la grossesse, par son action vasorelaxante, mais aussi en influençant le remodelage de la vasculature utérine. Nous avons montré que le 17β-Estradiol (17β-E2) produit une relaxation due à un effet non génomique des artères utérines en agissant directement sur le muscle lisse par un mécanisme indépendant du monoxyde d’azote et des récepteurs classiques aux œstrogènes (ERα, ERβ). De plus, la relaxation induite par le 17β-E2 dans l’artère utérine durant la gestation est réduite par rapport à celle des artères des rates non gestantes. Ceci serait attribuable à une diminution de monoxyde d’azote provenant de la synthase de NO neuronale dans les muscles lisses des artères utérines. Nos résultats démontrent que le récepteur à l’œstrogène couplé aux protéines G (GPER), la protéine kinase A (PKA) et la protéine kinase G (PKG) ne sont pas impliqués dans la signalisation intracellulaire associée à l’effet vasorelaxant induit par le 17β-E2. Cependant, nous avons montré une implication probable des canaux potassiques sensibles au voltage, ainsi qu’un rôle possible des canaux potassiques de grande conductance activés par le potentiel et le calcium (BKCa). En effet, le penitrem A, un antagoniste présumé des canaux potassiques à grande conductance, réduit la réponse vasoralaxante du 17β-E2. Toutefois, une autre action du penitrem A n’est pas exclue, car l’ibériotoxine, reconnue pour inhiber les mêmes canaux, n’a pas d’effet sur cette relaxation. Quoi qu’il en soit, d’autres études sont nécessaires pour obtenir une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la relaxation non génomique sur le muscle lisse des artères utérines. Quant à l’implication de l’œstrogène sur le remodelage des artères utérines durant la gestation, nous avons tenté d’inhiber la synthèse d’œstrogènes durant la gestation en utilisant un inhibiteur de l’aromatase. Plusieurs paramètres ont été évalués (paramètres sanguins, réactivité vasculaire, pression artérielle) sans changements significatifs entre le groupe contrôle et celui traité avec l’inhibiteur. Le même constat a été fait pour le dosage plasmatique de l’œstradiol, ce qui suggère l’inefficacité du blocage de l’aromatase dans ces expériences. Ainsi, notre protocole expérimental n’a pas réussi à inhiber la synthèse d’œstrogène durant la grossesse chez le rat et, ce faisant, nous n’avons pas pu vérifier notre hypothèse. En conclusion, nous avons démontré que le 17β-E2 agit de façon non génomique sur les muscles lisses des artères utérines qui implique une action sur les canaux potassiques de la membrane cellulaire. Toutefois, notre protocole expérimental n’a pas été en mesure d’évaluer les effets génomiques associés au remodelage vasculaire utérin durant la gestation et d’autres études devront être effectuées.

Exploration pathologique des souris transgéniques porteuses du gène VPU de VIH-1

L‟infection par le VIH-1, chez les patients, affecte principalement le système immunitaire et conduit à une destruction graduelle des lymphocytes T CD4 et, par conséquent, entraîne un état d‟immunodéficience. Cette immunodéficience permet l'établissement d‟infections opportunistes qui sont responsables de manifestations cliniques associées au Sida. Ces patients peuvent aussi développer des lymphomes, lésions du système nerveux central et une atteinte rénale. L'ampleur et la sévérité des conditions associées observées chez les patients infectés par le VIH-1 ne peuvent être imputées seulement au processus infectieux et à la déplétion des cellules T CD4+. Ceci suggère que les produits des gènes de régulation pourraient avoir des effets cytopathogènes. Cependant, les études sur la physiopathogenèse induite par le VIH ou ses différents gènes ont été difficiles à mener en raison de l'absence d'animaux de laboratoire infectés par ce virus. Ceux-ci auraient pu aider à disséquer le rôle des différents composants du génome viral et les mécanismes pathogénétiques impliqués. Pour pallier cette contrainte, nous avons produit le premier modèle de souris transgéniques pour le gène vpu. Vpu code pour une phosphoprotéine membranaire avec plusieurs fonctions connues. Elle participe au relargage des virions à la surface cellulaire, induit la dégradation des CD4, induit la régulation négative des CMH-1, augmente la susceptibilité à la mort cellulaire des lymphocytes T infectés par le VIH et favorise la réplication virale en empêchant les mécanismes antiviraux cellulaires. Dans ce travail, nous avons caractérisé pathologiquement un modèle de souris transgéniques porteuses du gène vpu du VIH-1. Nos résultats démontrent que l‟expression de vpu chez les souris transgéniques induit le développement spontané d‟une hyperplasie lymphoïde pansystémique, une splénomégalie avec une hyperplasie lymphoïde folliculaire évoluant en lésions prémalignes et malignes qui présentent certaines similarités avec la maladie de Castleman et une iv glomérulonéphrite mesangioproliférative qui rappelle certaines altérations de néphropathie associée au VIH chez les patients infectés. L‟ensemble des altérations démontre que les souris Tg/vpu développent une activation chronique et non spécifique du système immunitaire. Dans cette activation immunitaire, une dérégulation de l‟IL-6 et une hyperplasie du réseau de cellules métallophiliques pourraient être impliquées. D‟autres résultats obtenus sur les évaluations du fonctionnement du système immunitaire de la rate et du thymus mettent en évidence une susceptibilité augmentée des lymphocytes des tissus lymphoïdes aux effets apoptotiques de la dexaméthasone et des lipopolysaccharides et un retard dans le repeuplement par les cellules d‟organes lymphoïdes ainsi qu‟une réaction inflammatoire (Schwartzman) exacerbée et des anomalies dans la réaction d‟hypersensibilité retardée expérimentale. Ce modèle transgénique reproduit plusieurs anomalies rencontrées chez les patients infectés par le VIH et ouvre de nouvelles hypothèses sur la pathogenèse de l‟infection par le VIH.