Elevated progesterone concentrations enhance prostaglandin F(2 alpha) synthesis in dairy cows

The objective was to evaluate the influence of varying plasma progesterone (P(4)) concentrations throughout the luteal phase in dairy cows on PGF(2 alpha) production (assessed as plasma concentrations of 13,14-dihydro-15-keto-PGF(2 alpha); PGFM) following treatment with estradiol-17 beta (E(2)) or oxytocin (OT). In all experiments, time of ovulations was synchronized with the OvSynch protocol and Day 0 corresponded to day of second GnRH injection. In Experiment 1, non-lactating dairy cows on Day 6 remained non-treated (n = 9), received 20 mg LH (n = 7), or had ovarian follicles larger than 6 mm aspirated (n = 8). In Experiment 2, cows on Day 6 were untreated (n = 9) or received 5000 IU hCG (n = 10). In Experiments 1 and 2, all cows received 3 mg E(2) on Day 17, and blood samples were collected every 30 min from 2h before to 10h after E(2). Experiment 3 was conducted in two periods, each from Days 0 to 17 of the estrous cycle. At the end of Period 1, animals switched treatments in a crossover arrangement. Animals in Group 2/8 (n = 4) received 2 kg/d of concentrate in the first period and 8 kg/d in the second period. Animals in Group 8/2 (n = 7) received the alternate sequence. Blood was collected daily for measurement Of P(4) 4 h after concentrate feeding. On Day 17, blood was collected from 1 h before to 1 h after a 100 IU OT injection. In Experiment 1, both plasma P(4) and release Of PGF(2 alpha) were similar between LH-treated and control cows (P > 0.10). In Experiment 2, plasma P4 was elevated to a greater extent on Day 17 in cows treated with hCG (P < 0.05) and plasma PGFM was also greater in hCG-treated animals (treatment x time interaction; P < 0.05). In Experiment 3, there was a group x period interaction (P < 0.01) for plasma P(4), indicating that less concentrate feeding was associated with greater plasma P(4). Release of PGF(2 alpha) in response to OT was greater for cows receiving less concentrate (group x period interaction; P < 0.05). In conclusion, dairy cows with more elevated blood P(4) concentrations released more PGF(2 alpha) in response to E(2) or OT. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Dorsal and ventral medullary catecholamine cell groups contribute differentially to systemic interleukin-1 beta-induced hypothalamic pituitary adrenal axis responses

Medial parvocellular paraventricular corticotropin-releasing hormone (mPVN CRH) cells are critical in generating hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis responses to systemic interleukin-1 beta (IL-1 beta). However, although it is understood that catecholamine inputs are important in initiating mPVN CRH cell responses to IL-1 beta, the contributions of distinct brainstem catecholamine cell groups are not known. We examined the role of nucleus tractus solitarius (NTS) and ventrolateral medulla (VLM) catecholamine cells in the activation of mPVN CRH, hypothalamic oxytocin (OT) and central amygdala cells in response to IL-1 beta (1 mug/kg, i.a.). Immunolabelling for the expression of c-fos was used as a marker of neuronal activation in combination with appropriate cytoplasmic phenotypic markers. First we confirmed that PVN 6-hydroxydopamine lesions, which selectively depleted catecholaminergic terminals, significantly reduced IL-1 beta -induced mPVN CRH cell activation. The contribution of VLM (A1/C1 cells) versus NTS (A2 cells) catecholamine cells to mPVN CRH cell responses was then examined by placing ibotenic acid lesions in either the VLM or NTS. The precise positioning of these lesions was guided by prior retrograde tracing studies in which we mapped the location of IL-1 beta -activated VLM and NTS cells that project to the mPVN. Both VLM and NTS lesions reduced the mPVN CRH and OT cell responses to IL-1 beta. Unlike VLM lesions, NTS lesions also suppressed the recruitment of central amygdala neurons. These studies provide novel evidence that both the NTS and VLM catecholamine cells have important, but differential, contributions to the generation of IL-1 beta -induced HPA axis responses. Copyright (C) 2001 S. Karger AG, Basel.

In vitro functionality of isolated embryonic hypothalamic vasopressinergic and oxytocinergic neurons: modulatory effects of brain-derived neurotrophic factor and angiotensin II.

There are only a few studies on the ontogeny and differentiation process of the hypothalamic supraoptic-paraventriculo-neurohypophysial neurosecretory system. In vitro neuron survival improves if cells are of embryonic origin; however, surviving hypothalamic neurons in culture were found to express small and minimal amounts of arginine-vasopressin (AVP) and oxytocin (OT), respectively. The aim of this study was to develop a primary neuronal culture design applicable to the study of magnocellular hypothalamic system functionality. For this purpose, a primary neuronal culture was set up after mechanical dissociation of sterile hypothalamic blocks from 17-day-old Sprague-Dawley rat embryos (E17) of both sexes. Isolated hypothalamic cells were cultured with supplemented (B27)-NeuroBasal medium containing an agent inhibiting non-neuron cell proliferation. The neurosecretory process was characterized by detecting AVP and OT secreted into the medium on different days of culture. Data indicate that spontaneous AVP and OT release occurred in a culture day-dependent fashion, being maximal on day 13 for AVP, and on day 10 for OT. Interestingly, brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and Angiotensin II (A II) were able to positively modulate neuropeptide output. Furthermore, on day 17 of culture, non-specific (high-KCl) and specific (Angiotensin II) stimuli were able to significantly (P < 0.05) enhance the secretion of both neuropeptides over respective baselines. This study suggests that our experimental design is useful for the study of AVP- and OT-ergic neuron functionality and that BDNF and A II are positive modulators of embryonic hypothalamic cell development.

Effect of medroxy-progesterone acetate on follicular growth and endometrial cycloxygenase-2 (COX-2) expression during the bovine estrous cycle

The objective of this study was to evaluate the effect of medroxy-progesterone acetate (MAP) with or without estradiol benzoate (EB) on follicular growth during the estrous cycle in cattle. In the first experiment, Hereford cows were synchronized with a synthetic analogue of PGF2 alpha and were treated with two different doses of MAP (250 or 500 mg) with or without EB for 7 days starting on day 8 of the estrous cycle. Follicular growth was inhibited (P<0.05) in all cows except controls and those receiving 250mg MAP without EB. Seventy-five percent of the animals (15/20) showed estrus on days 21 and 22 of the cycle rather than at MAP withdrawal, demonstrating that these treatments did not induce estrus. To determine whether the EB treatment altered endometrial sensitivity to oxytocin and thus the luteolytic cascade, multiparous pre-synchronized cows received 5 mg of EB followed 6 hours later with 50 IU of oxytocin (OT; n=9). Eight hours after EB injection, endometrial fragments were collected from the cows on days 4, 13 and 17 of the estrous cycle and COX-2 gene expression was measured by PCR. EB increased COX-2 mRNA levels only on day 17 of the estrous cycle (P<0.05). In conclusion, MAP alone or associated with EB is able to suppress bovine follicular growth. However, EB in the presence of MAP is not efficient to induce luteolysis in cows when injected on day 8 of the estrous cycle.

Neuroendocrine control of body fluid homeostasis

Angiotensin II and atrial natriuretic peptide (ANP) play important and opposite roles in the control of water and salt intake, with angiotensin II promoting the intake of both and ANP inhibiting the intake of both. Following blood volume expansion, baroreceptor input to the brainstem induces the release of ANP within the hypothalamus that releases oxytocin (OT) that acts on its receptors in the heart to cause the release of ANP. ANP activates guanylyl cyclase that converts guanosine triphosphate into cyclic guanosine monophosphate (cGMP). cGMP activates protein kinase G that reduces heart rate and force of contraction, decreasing cardiac output. ANP acts similarly to induce vasodilation. The intrinsic OT system in the heart and vascular system augments the effects of circulating OT to cause a rapid reduction in effective circulating blood volume. Furthermore, natriuresis is rapidly induced by the action of ANP on its tubular guanylyl cyclase receptors, resulting in the production of cGMP that closes Na+ channels. The OT released by volume expansion also acts on its tubular receptors to activate nitric oxide synthase. The nitric oxide released activates guanylyl cyclase leading to the production of cGMP that also closes Na+ channels, thereby augmenting the natriuretic effect of ANP. The natriuresis induced by cGMP finally causes blood volume to return to normal. At the same time, the ANP released acts centrally to decrease water and salt intake.

GABA in the central amygdaloid nucleus modulates the electrolyte excretion and hormonal responses to blood volume expansion in rats

We investigated the involvement of GABAergic mechanisms of the central amygdaloid nucleus (CeA) in unanesthetized rats subjected to acute isotonic or hypertonic blood volume expansion (BVE). Male Wistar rats bearing cannulas unilaterally implanted in the CeA were treated with vehicle, muscimol (0.2 nmol/0.2 µL) or bicuculline (1.6 nmol/0.2 µL) in the CeA, followed by isotonic or hypertonic BVE (0.15 or 0.3 M NaCl, 2 mL/100 g body weight over 1 min). The vehicle-treated group showed an increase in sodium excretion, urinary volume, plasma oxytocin (OT), and atrial natriuretic peptide (ANP) levels compared to control rats. Muscimol reduced the effects of BVE on sodium excretion (isotonic: 2.4 ± 0.3 vs vehicle: 4.8 ± 0.2 and hypertonic: 4.0 ± 0.7 vs vehicle: 8.7 ± 0.6 µEq·100 g-1·40 min-1); urinary volume after hypertonic BVE (83.8 ± 10 vs vehicle: 255.6 ± 16.5 µL·100 g-1·40 min-1); plasma OT levels (isotonic: 15.3 ± 0.6 vs vehicle: 19.3 ± 1 and hypertonic: 26.5 ± 2.6 vs vehicle: 48 ± 3 pg/mL), and ANP levels (isotonic: 97 ± 12.8 vs vehicle: 258.3 ± 28.1 and hypertonic: 160 ± 14.6 vs vehicle: 318 ± 16.3 pg/mL). Bicuculline reduced the effects of isotonic or hypertonic BVE on urinary volume and ANP levels compared to vehicle-treated rats. However, bicuculline enhanced the effects of hypertonic BVE on plasma OT levels. These data suggest that CeA GABAergic mechanisms are involved in the control of ANP and OT secretion, as well as in sodium and water excretion in response to isotonic or hypertonic blood volume expansion.

Neuropeptides in the posterodorsal medial amygdala modulate central cardiovascular reflex responses in awake male rats

The rat posterodorsal medial amygdala (MePD) links emotionally charged sensory stimuli to social behavior, and is part of the supramedullary control of the cardiovascular system. We studied the effects of microinjections of neuroactive peptides markedly found in the MePD, namely oxytocin (OT, 10 ng and 25 pg; n=6/group), somatostatin (SST, 1 and 0.05 μM; n=8 and 5, respectively), and angiotensin II (Ang II, 50 pmol and 50 fmol; n=7/group), on basal cardiovascular activity and on baroreflex- and chemoreflex-mediated responses in awake adult male rats. Power spectral and symbolic analyses were applied to pulse interval and systolic arterial pressure series to identify centrally mediated sympathetic/parasympathetic components in the heart rate variability (HRV) and arterial pressure variability (APV). No microinjected substance affected basal parameters. On the other hand, compared with the control data (saline, 0.3 µL; n=7), OT (10 ng) decreased mean AP (MAP50) after baroreflex stimulation and increased both the mean AP response after chemoreflex activation and the high-frequency component of the HRV. OT (25 pg) increased overall HRV but did not affect any parameter of the symbolic analysis. SST (1 μM) decreased MAP50, and SST (0.05 μM) enhanced the sympathovagal cardiac index. Both doses of SST increased HRV and its low-frequency component. Ang II (50 pmol) increased HRV and reduced the two unlike variations pattern of the symbolic analysis (P<0.05 in all cases). These results demonstrate neuropeptidergic actions in the MePD for both the increase in the range of the cardiovascular reflex responses and the involvement of the central sympathetic and parasympathetic systems on HRV and APV.

Validation des modèles de pharmacologie de sécurité et évaluation de la valeur thérapeutique de l'oxytocine dans le traitement de l'infarctus du myocarde

En février, 2009 un rapport de PHRMA (Pharmaceutical Research and Manufacturers of America) confirmait que plus de 300 médicaments pour le traitement des maladies cardiaques étaient en phase d’essais cliniques ou en révision par les agences règlementaires. Malgré cette abondance de nouvelles thérapies cardiovasculaires, le nombre de nouveaux médicaments approuvés chaque année (toutes indications confondues) est en déclin avec seulement 17 et 24 nouveaux médicaments approuvés en 2007 et 2008, respectivement. Seulement 1 médicament sur 5000 sera approuvé après 10 à 15 ans de développement au coût moyen de 800 millions $. De nombreuses initiatives ont été lancées par les agences règlementaires afin d’augmenter le taux de succès lors du développement des nouveaux médicaments mais les résultats tardent. Cette stagnation est attribuée au manque d’efficacité du nouveau médicament dans bien des cas mais les évaluations d’innocuité remportent la palme des causes d’arrêt de développement. Primum non nocere, la maxime d’Hippocrate, père de la médecine, demeure d’actualité en développement préclinique et clinique des médicaments. Environ 3% des médicaments approuvés au cours des 20 dernières années ont, par la suite, été retirés du marché suite à l’identification d’effets adverses. Les effets adverses cardiovasculaires représentent la plus fréquente cause d’arrêt de développement ou de retrait de médicament (27%) suivi par les effets sur le système nerveux. Après avoir défini le contexte des évaluations de pharmacologie de sécurité et l’utilisation des bio-marqueurs, nous avons validé des modèles d’évaluation de l’innocuité des nouveaux médicaments sur les systèmes cardiovasculaires, respiratoires et nerveux. Évoluant parmi les contraintes et les défis des programmes de développements des médicaments, nous avons évalué l’efficacité et l’innocuité de l’oxytocine (OT), un peptide endogène à des fins thérapeutiques. L’OT, une hormone historiquement associée à la reproduction, a démontré la capacité d’induire la différentiation in vitro de lignées cellulaires (P19) mais aussi de cellules souches embryonnaires en cardiomyocytes battants. Ces observations nous ont amené à considérer l’utilisation de l’OT dans le traitement de l’infarctus du myocarde. Afin d’arriver à cet objectif ultime, nous avons d’abord évalué la pharmacocinétique de l’OT dans un modèle de rat anesthésié. Ces études ont mis en évidence des caractéristiques uniques de l’OT dont une courte demi-vie et un profil pharmacocinétique non-linéaire en relation avec la dose administrée. Ensuite, nous avons évalué les effets cardiovasculaires de l’OT sur des animaux sains de différentes espèces. En recherche préclinique, l’utilisation de plusieurs espèces ainsi que de différents états (conscients et anesthésiés) est reconnue comme étant une des meilleures approches afin d’accroître la valeur prédictive des résultats obtenus chez les animaux à la réponse chez l’humain. Des modèles de rats anesthésiés et éveillés, de chiens anesthésiés et éveillés et de singes éveillés avec suivi cardiovasculaire par télémétrie ont été utilisés. L’OT s’est avéré être un agent ayant d’importants effets hémodynamiques présentant une réponse variable selon l’état (anesthésié ou éveillé), la dose, le mode d’administration (bolus ou infusion) et l’espèce utilisée. Ces études nous ont permis d’établir les doses et régimes de traitement n’ayant pas d’effets cardiovasculaires adverses et pouvant être utilisées dans le cadre des études d’efficacité subséquentes. Un modèle porcin d’infarctus du myocarde avec reperfusion a été utilisé afin d’évaluer les effets de l’OT dans le traitement de l’infarctus du myocarde. Dans le cadre d’un projet pilote, l’infusion continue d’OT initiée immédiatement au moment de la reperfusion coronarienne a induit des effets cardiovasculaires adverses chez tous les animaux traités incluant une réduction de la fraction de raccourcissement ventriculaire gauche et une aggravation de la cardiomyopathie dilatée suite à l’infarctus. Considérant ces observations, l’approche thérapeutique fût révisée afin d’éviter le traitement pendant la période d’inflammation aigüe considérée maximale autour du 3ième jour suite à l’ischémie. Lorsqu’initié 8 jours après l’ischémie myocardique, l’infusion d’OT a engendré des effets adverses chez les animaux ayant des niveaux endogènes d’OT élevés. Par ailleurs, aucun effet adverse (amélioration non-significative) ne fût observé chez les animaux ayant un faible niveau endogène d’OT. Chez les animaux du groupe placebo, une tendance à observer une meilleure récupération chez ceux ayant des niveaux endogènes initiaux élevés fût notée. Bien que la taille de la zone ischémique à risque soit comparable à celle rencontrée chez les patients atteints d’infarctus, l’utilisation d’animaux juvéniles et l’absence de maladies coronariennes sont des limitations importantes du modèle porcin utilisé. Le potentiel de l’OT pour le traitement de l’infarctus du myocarde demeure mais nos résultats suggèrent qu’une administration systémique à titre de thérapie de remplacement de l’OT devrait être considérée en fonction du niveau endogène. De plus amples évaluations de la sécurité du traitement avec l’OT dans des modèles animaux d’infarctus du myocarde seront nécessaires avant de considérer l’utilisation d’OT dans une population de patients atteint d’un infarctus du myocarde. En contre partie, les niveaux endogènes d’OT pourraient posséder une valeur pronostique et des études cliniques à cet égard pourraient être d’intérêt.

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.

Estrogen withdrawal and liver fat accumulation : contribution of hepatic VLDL-TG production and effect of exercise training

L’accumulation de triglycérides (TG) dans les hépatocytes est caractéristique de la stéatose hépatique non-alcoolique (SHNA). Cette dernière se produit dans diverses conditions dont le facteur commun est le métabolisme anormal des lipides. Le processus conduisant à l'accumulation des lipides dans le foie n’a pas encore été totalement élucidé. Toutefois, des lipides s'accumulent dans le foie lorsque les mécanismes qui favorisent leur exportation (oxydation et sécrétion) sont insuffisants par rapport aux mécanismes qui favorisent leur importation ou leur biosynthèse. De nos jours il est admis que la carence en œstrogènes est associée au développement de la stéatose hépatique. Bien que les résultats des études récentes révèlent l'implication des hormones ovariennes dans l'accumulation de lipides dans le foie, les mécanismes qui sous-tendent ce phénomène doivent encore être étudiés. En conséquence, les trois études présentées dans cette thèse ont été menées sur des rates ovariectomizées (Ovx), comme modèle animal de femmes post-ménopausées, pour étudier les effets du retrait des œstrogènes sur le métabolisme des lipides dans le foie, en considérant l'entraînement physique comme étant un élément positif pouvant contrecarrer ces effets. Il a été démontré que l'entraînement physique peut réduire l'accumulation de graisses dans le foie chez les rates Ovx. Dans la première étude, nous avons montré que chez les rates Ovx nourries à la diète riche en lipides (HF), les contenus de TG hépatiques étaient élevées (P < 0.01) comparativement aux rates Sham, 5 semaines après la chirurgie. Le changement de la diète HF par la diète standard (SD) chez les rates Sham a diminué l’accumulation de lipides dans le foie. Toutefois, chez les rates Ovx, 8 semaines après le changement de la HF par la SD le niveau de TG dans le foie était maintenu aussi élevé que chez les rates nourries continuellement avec la diète HF. Lorsque les TG hépatiques mesurés à la 13e semaine ont été comparés aux valeurs correspondant au retrait initial de la diète HF effectué à la 5e semaine, les niveaux de TG hépatiques chez les animaux Ovx ont été maintenus, indépendamment du changement du régime alimentaire; tandis que chez les rats Sham le passage à la SD a réduit (P < 0.05) les TG dans le foie. Les mêmes comparaisons avec la concentration des TG plasmatiques ont révélé une relation inverse. Ces résultats suggèrent que la résorption des lipides au foie est contrée par l'absence des œstrogènes. Dans cette continuité, nous avons utilisé une approche physiologique dans notre seconde étude pour investiguer la façon dont la carence en œstrogènes entraîne l’accumulation de graisses dans le foie, en nous focalisant sur la voie de l'exportation des lipides du foie. Les résultats de cette étude ont révélé que le retrait des œstrogènes a entraîné une augmentation (P < 0.01) de l’accumulation de lipides dans le foie en concomitance avec la baisse (P < 0.01) de production de VLDL-TG et une réduction l'ARNm et de la teneur en protéines microsomales de transfert des triglycérides (MTP). Tous ces effets ont été corrigés par la supplémentation en œstrogènes chez les rates Ovx. En outre, l'entraînement physique chez les rates Ovx a entraîné une réduction (P < 0.01) de l’accumulation de lipides dans le foie ainsi qu’une diminution (P < 0.01) de production de VLDL-TG accompagnée de celle de l'expression des gènes MTP et DGAT-2 (diacylglycérol acyltransférase-2). Des études récentes suggèrent que le peptide natriurétique auriculaire (ANP) devrait être au centre des intérêts des recherches sur les métabolismes énergétiques et lipidiques. Le ANP est relâché dans le plasma par les cellules cardiaques lorsque stimulée par l’oxytocine et exerce ses fonctions en se liant à son récepteur, le guanylyl cyclase-A (GC-A). En conséquence, dans la troisième étude, nous avons étudié les effets du blocage du système ocytocine-peptide natriurétique auriculaire (OT-ANP) en utilisant un antagoniste de l’ocytocine (OTA), sur l'expression des gènes guanylyl cyclase-A et certains marqueurs de l’inflammation dans le foie de rates Ovx. Nous avons observé une diminution (P < 0.05) de l’ARNm de la GC-A chez les rates Ovx et Sham sédentaires traitées avec l’OTA, tandis qu’une augmentation (P < 0.05) de l'expression de l’ARNm de la protéine C-réactive (CRP) hépatique a été notée chez ces animaux. L’exercice physique n'a apporté aucun changement sur l'expression hépatique de ces gènes que ce soit chez les rates Ovx ou Sham traitées avec l’OTA. En résumé, pour expliquer l’observation selon laquelle l’accumulation et la résorption de lipides dans le foie dépendent des mécanismes associés à des niveaux d’œstrogènes, nos résultats suggèrent que la diminution de production de VLDL-TG induite par une déficience en œstrogènes, pourrait être un des mecanismes responsables de l’accumulation de lipides dans le foie. L’exercice physique quant à lui diminue l'infiltration de lipides dans le foie ainsi que la production de VLDL-TG indépendamment des niveaux d'œstrogènes. En outre, l'expression des récepteurs de l’ANP a diminué par l'OTA chez les rates Ovx et Sham suggérant une action indirecte de l’ocytocine (OT) au niveau du foie indépendamment de la présence ou non des estrogènes. L’axe ocytocine-peptide natriurétique auriculaire, dans des conditions physiologiques normales, protègerait le foie contre l'inflammation à travers la modulation de l’expression de la GC-A.

Effet de l’Ocytocine sur les paramètres métaboliques et cardiovasculaires des rats Sprague-Dawley et des rats Spontanément Hypertendus

réalisé avec la codirection de Marek Jankowski

Le peptide natriurétique auriculaire induit la différenciation cardiaque dans les cellules souches embryonnaires carcinomateuses de souris P19

Traditionnellement associée à la reproduction féminine, l'ocytocine (OT), une hormone peptidique synthétisée par les noyaux paraventriculaire et supraoptique de l'hypothalamus et sécrétée par l'hypophyse postérieure (neurohypophyse), a été récemment revue et a été démontrée avoir plusieurs nouveaux rôles dans le système cardio-vasculaire. En effet, notre laboratoire a montré que l’OT peut induire la différenciation des cellules souches embryonnaires (CSE) en cardiomyocytes (CM) fonctionnels. À l’aide du modèle cellulaire embryonnaire carcinomateux de souris P19, il a été démontré que ce processus survenait suite à la libération de la guanosine monophosphate cyclique (GMPc) dépendante du monoxyde d’azote. De même, il est connu que le peptide natriurétique auriculaire (ANP), un peptide produit, stocké et sécrété par les myocytes cardiaques, peut aussi induire la production du GMPc. De nombreuses études ont démontré que le cœur ayant subi un infarctus pouvait être régénéré à partir d’une population isolée de cellules souches et progénitrices transplantées. Une de ces populations de cellules, fréquemment isolées à partir d'organes provenant d'animaux aux stades de développement embryonnaire et adulte, appelée « Side Population » (SP), sont identifiées par cytométrie en flux (FACS) comme une population de cellules non marquées par le colorant fluorescent Hoechst 33342 (Ho). Les cellules SP expriment des protéines de transport spécifiques, de la famille ATP-binding cassette, qui ont pour rôle de transporter activement le colorant fluorescent Ho de leur cytoplasme. La sous-population de cellules SP isolée du cœur affiche un potentiel de différenciation cardiaque amélioré en réponse à un traitement avec l’OT. Récemment, l'hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle des CSE a été mise en évidence, et cela a été corrélé avec la présence de sous-populations cellulaires ressemblant beaucoup aux cellules SP issues du cœur. Puisque l’ANP peut induire la production du GMPc et qu’il a été démontré que la différenciation cardiaque était médiée par la production du GMPc, alors nous émettons l'hypothèse selon laquelle l’ANP pourrait induire la différenciation cardiaque. Étant donné que les CSE sont composés d’un mélange de différents types cellulaires alors nous émettons aussi l’hypothèse selon laquelle l’utilisation d’une sous-population de CSE plus homogène renforcerait le potentiel de différenciation de l'ANP. Méthodes : Les SP ont été isolées des cellules P19 par FACS en utilisant la méthode d’exclusion du colorant fluorescent Ho. Puis, leur phénotype a été caractérisé par immunofluorescence (IF) pour les marqueurs de l’état indifférencié, d’auto-renouvellement et de pluripotence octamer-binding transcription factor 4 (OCT4) et stage-specific embryonic antigen-1 (SSEA1). Ensuite, la dose pharmacologique optimale d’ANP a été déterminée via des tests de cytotoxicité sur des cellules P19 (MTT assay). Pour induire la différenciation en cardiomyocytes, des cellules à l’état de sphéroïdes ont été formées à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » sous la stimulation de l’ANP pendant 5 jours. Puis, des cryosections ont été faites dans les sphéroïdes afin de mettre en évidence la présence de marqueurs de cellules cardiaques progénitrices tels que GATA4, Nkx2.5 et un marqueur mitochondrial spécifique Tom22. Ensuite, les cellules SP P19 ont été stimulées dans les sphéroïdes cellulaires par le traitement avec de l'ANP (10-7 M) ou de l’OT (10-7 M), de l’antagoniste spécifique du guanylate cyclase particulé (GCp) A71915 (10-6 M), ainsi que la combinaison des inducteurs OT+ANP, OT+A71915, ANP+A71915. Après la mise en culture, la différenciation en cardiomyocytes a été identifié par l’apparition de colonies de cellules battantes caractéristiques des cellules cardiaques, par la détermination du phénotype cellulaire par IF, et enfin par l’extraction d'ARN et de protéines qui ont été utilisés pour le dosage du GMPc par RIA, l’expression des ARNm par RT-PCR et l’expression des protéines par immunobuvardage de type western. Résultats : Les sphéroïdes obtenus à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » ont montré une hausse modeste de l’expression des ARNm suivants : OTR, ANP et GATA4 comparativement aux cellules cultivées en monocouches. Les sphéroïdes induits par l’ANP ont présenté une augmentation significative des facteurs de transcription cardiaque GATA4 et Nkx2.5 ainsi qu’un plus grand nombre de mitochondries caractérisé par une plus grande présence de Tom22. De plus, L’ANP a induit l’apparition de colonies de cellules battantes du jour 7 (stade précoce) au jour 14 (stade mature) de façon presque similaire à l’OT. Cependant, la combinaison de l’ANP avec l’OT n’a pas induit de colonies de cellules battantes suggérant un effet opposé à celui de l’OT. Par IF, nous avons quantifié (nombre de cellules positives) et caractérisé, du jour 6 au jour 14 de différenciation, le phénotype cardiaque de nos cellules en utilisant les marqueurs suivants : Troponine T Cardiaque, ANP, Connexines 40 et 43, l’isoforme ventriculaire de la chaîne légère de myosine (MLC-2v), OTR. Les SP différenciées sous la stimulation de l’ANP ont montré une augmentation significative du GMPc intracellulaire comparé aux cellules non différenciées. À notre grande surprise, l’antagoniste A71915 a induit une plus grande apparition de colonies de cellules battantes comparativement à l’OT et l’ANP à un jour précoce de différenciation cardiaque et l’ajout de l’OT ou de l’ANP a potentialisé ses effets, augmentant encore plus la proportion de colonies de cellules battantes. De plus, la taille des colonies de cellules battantes était encore plus importante que sous la simple stimulation de l’OT ou de l’ANP. Les analyses radioimmunologiques dans les cellules SP P19 stimulés avec l’ANP, A71915 et la combinaison des deux pendant 15min, 30min et 60min a montré que l’ANP stimule significativement la production du GMPc, cependant A71915 n’abolit pas les effets de l’ANP et celui-ci au contraire stimule la production du GMPc via des effets agonistes partiels. Conclusion : Nos résultats démontrent d’une part que l’ANP induit la différenciation des cellules SP P19 en CM fonctionnels. D’autre part, il semblerait que la voie de signalisation NPRA-B/GCp/GMPc soit impliquée dans le mécanisme de différenciation cardiaque puisque l’abolition du GMPc médiée par le GCp potentialise la différenciation cardiaque et il semblerait que cette voie de signalisation soit additive de la voie de signalisation induite par l’OT, NO/GCs/GMPc, puisque l’ajout de l’OT à l’antagoniste A71915 stimule plus fortement la différenciation cardiaque que l’OT ou l’A71915 seuls. Cela suggère que l’effet thérapeutique des peptides natriurétiques observé dans la défaillance cardiaque ainsi que les propriétés vasodilatatrices de certains antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques inclus la stimulation de la différenciation des cellules souches en cardiomyocytes. Cela laisse donc à penser que les peptides natriurétiques ou les antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques pourraient être une alternative très intéressante dans la thérapie cellulaire visant à induire la régénération cardiovasculaire.

Brainstem oxytocinergic modulation of heart rate control in rats: effects of hypertension and exercise training

Oxytocinergic brainstem projections participate in the autonomic control of the circulation. We investigated the effects of hypertension and training on cardiovascular parameters after oxytocin (OT) receptor blockade within the nucleus tractus solitarii (NTS) and NTS OT and OT receptor expression. Male spontaneously hypertensive rats (SHR) and Wistar-Kyoto (WKY) rats were trained (55% of maximal exercise capacity) or kept sedentary for 3 months and chronically instrumented (NTS and arterial cannulae). Mean arterial blood pressure (MAP) and heart rate (HR) were measured at rest and during an acute bout of exercise after NTS pretreatment with vehicle or OT antagonist (20 pmol of OT antagonist (200 nl of vehicle)-1). Oxytocin and OT receptor were quantified (35S-oligonucleotide probes, in situ hybridization) in other groups of rats. The SHR exhibited high MAP and HR (P < 0.05). Exercise training improved treadmill performance and reduced basal HR (on average -11%) in both groups, but did not change basal MAP. Blockade of NTS OT receptor increased exercise tachycardia only in trained groups, with a larger effect on trained WKY rats (+31 +/- 9 versus +12 +/- 3 beats min-1 in the trained SHR). Hypertension specifically reduced NTS OT receptor mRNA density (-46% versus sedentary WKY rats, P < 0.05); training did not change OT receptor density, but significantly increased OT mRNA expression (+2.5-fold in trained WKY rats and +15% in trained SHR). Concurrent hypertension- and training-induced plastic (peptide/receptor changes) and functional adjustments (HR changes) of oxytocinergic control support both the elevated basal HR in the SHR group and the slowing of the heart rate (rest and exercise) observed in trained WKY rats and SHR.

Elevated progesterone concentrations enhance prostaglandin F-2 alpha synthesis in dairy cows

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Role of serotonergic 5-HT1A and oxytocinergic receptors of the lateral septal area in sodium intake regulation

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)