Creatine deficiency syndomes : a new model of partial GAMT deficiency affecting brain cell development

Les syndromes de déficiences cérébrales en créatine (CCDS) sont dus à des mutations dans les gènes GATM et G AMT (codant pour les enzymes AGAT et G AMT de la voie de synthèse de créatine) ainsi que SLC6A8 (transporteur de créatine), et génèrent une absence ou une très forte baisse de créatine (Cr) dans le cerveau, mesurée par spectroscopic de résonance magnétique. Les patients CCDS développent des handicaps neurologiques sévères. Les patients AGAT et GAMT peuvent être traités avec des doses importantes de Cr, mais gardent dans la plupart des cas des séquelles neurologiques irréversibles. Aucun traitement efficace n'existe à ce jour pour la déficience en SLC6A8. Bien que de nombreux modèles aient été développés pour comprendre la Cr cérébrale en conditions physiologiques, les pathomécanismes des CCDS ne sont pas encore compris. Des souris transgéniques pour les gènes Gatm, Gamt et Slc6a8 ont été générées, mais elles ne miment que partiellement la pathologie humaine. Parmi les CCDS, la déficience en GAMT est la plus sévère, en raison de l'accumulation cérébrale de l'intermédiaire guanidinoacétate (GAA). Alors que la toxicité cérébrale du GAA a été étudiée par exposition directe au GAA d'animaux adultes sains, les mécanismes de la toxicité du GAA en condition de déficience en GAMT dans le cerveau en développement sont encore inconnus. Le but de ce projet était donc de développer un modèle de déficience en GAMT dans des cultures 3D primaires de cellules nerveuses de rat en agrégats par knock-down du gène GAMT, en utilisant un virus adéno-associé (AAV) induisant le mécanisme d'interférence à l'ARN (RNAi). Le virus scAAV2, à la multiplicité d'infection de 1000, s'est révélé le plus efficace pour transduire tous les types de cellules nerveuses des cultures (neurones, astrocytes, oligodendrocytes), et générer un knock-down maximal de la protéine GAMT de 85% (jour in vitro 18). Cette déficience partielle en GAMT s'est révélée insuffisante pour générer une déficience en Cr, mais a causé l'accumulation attendue de GAA, à des doses comparables aux niveaux observés dans le LCR des patients GAMT. Le GAA a induit une croissance axonale anarchique accompagnée d'une baisse de l'apoptose naturelle, suivis par une induction tardive de mort cellulaire non-apoptotique. Le co-traitement par la Cr a prévenu tous les effets toxiques du GAA. Ce travail montre que l'accumulation de GAA en absence de déficience en Cr est suffisante pour affecter le développement du tissu nerveux, et suggère que des formes de déficiences en GAMT supplémentaires, ne présentant pas de déficiences en Cr, pourraient être découvertes par mesure du GAA, en particulier à travers les programmes récemment proposés de dépistage néonatal de la déficience en GAMT. -- Cerebral creatine deficiency syndromes (CCDS) are caused by mutations in the genes GATM and GAMT (respectively coding for the two enzymes of the creatine synthetic pathway, AGAT and GAMT) as well as SLC6A8 (creatine transporter), and lead to the absence or very strong decrease of creatine (Cr) in the brain when measured by magnetic resonance spectroscopy. Affected patients show severe neurological impairments. While AGAT and GAMT deficient patients can be treated with high dosages of Cr, most remain with irreversible brain sequelae. No treatment has been successful so far for SLC6A8 deficiency. While many models have helped understanding the cerebral Cr pathways in physiological conditions, the pathomechanisms underlying CCDS are yet to be elucidated. Transgenic mice carrying mutations in the Gatm, Gamt and Slc6a8 genes have been developed, but only partially mimic the human pathology. Among CCDS, GAMT deficiency is the most severe, due to the CNS accumulation of the guanidinoacetate (GAA) intermediate. While brain toxicity of GAA has been explored through direct GAA exposure of adult healthy animals, the mechanisms underlying GAA toxicity in GAMT deficiency conditions on the developing CNS are yet unknown. The aim of this project was thus to develop and characterize a GAMT deficiency model in developing brain cells by gene knockdown, by adeno-associated virus (AAV)-driven RNA interference (RNAi) in rat 3D organotypic primary brain cell cultures in aggregates. scAAV2 with a multiplicity of infection of 1000 was shown as the most efficient serotype, was able to transduce all brain cell types (neurons, astrocytes, oligodendrocytes) and to induce a maximal GAMT protein knockdown of 85% (day in vitro 18). Metabolite analysis showed that partial GAMT knockdown was insufficient to induce Cr deficiency but generated the awaited GAA accumulation at concentrations comparable to the levels observed in cerebrospinal fluid of GAMT-deficient patients. Accumulated GAA induced axonal hypersprouting paralleled with inhibition of natural apoptosis, followed by a later induction in non-apoptotic cell death. Cr supplementation led to the prevention of all GAA-induced toxic effects. This work shows that GAA accumulation without Cr deficiency is sufficient to affect CNS development, and suggests that additional partial GAMT deficiencies, which may not show the classical brain Cr deficiency, may be discovered through GAA measurement including by recently proposed neonatal screening programs for GAMT deficiency.

Functional EF-hands in neuronal calcium sensor GCAP2 determine its phosphorylation state and subcellular distribution in vivo, and are essential for photoreceptor cell integrity

The neuronal calcium sensor proteins GCAPs (guanylate cyclase activating proteins) switch between Ca2+-free and Ca2+-bound conformational states and confer calcium sensitivity to guanylate cyclase at retinal photoreceptor cells. They play a fundamental role in light adaptation by coupling the rate of cGMP synthesis to the intracellular concentration of calcium. Mutations in GCAPs lead to blindness. The importance of functional EF-hands in GCAP1 for photoreceptor cell integrity has been well established. Mutations in GCAP1 that diminish its Ca2+ binding affinity lead to cell damage by causing unabated cGMP synthesis and accumulation of toxic levels of free cGMP and Ca2+. We here investigate the relevance of GCAP2 functional EF-hands for photoreceptor cell integrity. By characterizing transgenic mice expressing a mutant form of GCAP2 with all EF-hands inactivated (EF(-)GCAP2), we show that GCAP2 locked in its Ca2+-free conformation leads to a rapid retinal degeneration that is not due to unabated cGMP synthesis. We unveil that when locked in its Ca2+-free conformation in vivo, GCAP2 is phosphorylated at Ser201 and results in phospho-dependent binding to the chaperone 14-3-3 and retention at the inner segment and proximal cell compartments. Accumulation of phosphorylated EF(-)GCAP2 at the inner segment results in severe toxicity. We show that in wildtype mice under physiological conditions, 50% of GCAP2 is phosphorylated correlating with the 50% of the protein being retained at the inner segment. Raising mice under constant light exposure, however, drastically increases the retention of GCAP2 in its Ca2+-free form at the inner segment. This study identifies a new mechanism governing GCAP2 subcellular distribution in vivo, closely related to disease. It also identifies a pathway by which a sustained reduction in intracellular free Ca2+ could result in photoreceptor damage, relevant for light damage and for those genetic disorders resulting in 'equivalent-light'' scenarios.

Synthesis and multi-target biological profiling of a novel family of rhein derivatives as disease-modifying anti-Alzheimer agents

We have synthesized a family of rhein-huprine hybrids to hit several key targets for Alzheimer"s disease. Biological screening performed in vitro and in Escherichia coli cells has shown that these hybrids exhibit potent inhibitory activities against human acetylcholinesterase butyrylcholinesterase, and BACE-1, dual Aβ42 and tau anti-aggregating activity, and brain permeability. Ex vivo studies with the leads (+)- and (-)-7e in brain slices of C57bl6 mice have revealed that they efficiently protect against the Aβ-induced synaptic dysfunction , preventing the loss of synaptic proteins and/or have a positive effect on the induction of long term potentiation. In vivo studies in APP-PS1 transgenic mice treated i.p. for 4 weeks with (+)- and (-)-7e have shown a central soluble Aβ lowering effect, accompanied by an increase in the levels of mature amyloid precursor protein (APP). Thus, (+)- and (-)-7e emerge as very promising disease-modifying anti-Alzheimer drug candidates.

Synthesis and multi-target biological profiling of a novel family of rhein derivatives as disease-modifying anti-Alzheimer agents

We have synthesized a family of rhein-huprine hybrids to hit several key targets for Alzheimer"s disease. Biological screening performed in vitro and in Escherichia coli cells has shown that these hybrids exhibit potent inhibitory activities against human acetylcholinesterase butyrylcholinesterase, and BACE-1, dual Aβ42 and tau anti-aggregating activity, and brain permeability. Ex vivo studies with the leads (+)- and (-)-7e in brain slices of C57bl6 mice have revealed that they efficiently protect against the Aβ-induced synaptic dysfunction , preventing the loss of synaptic proteins and/or have a positive effect on the induction of long term potentiation. In vivo studies in APP-PS1 transgenic mice treated i.p. for 4 weeks with (+)- and (-)-7e have shown a central soluble Aβ lowering effect, accompanied by an increase in the levels of mature amyloid precursor protein (APP). Thus, (+)- and (-)-7e emerge as very promising disease-modifying anti-Alzheimer drug candidates.

Synthesis and multi-target biological profiling of a novel family of rhein derivatives as disease-modifying anti-Alzheimer agents

We have synthesized a family of rhein-huprine hybrids to hit several key targets for Alzheimer"s disease. Biological screening performed in vitro and in Escherichia coli cells has shown that these hybrids exhibit potent inhibitory activities against human acetylcholinesterase butyrylcholinesterase, and BACE-1, dual Aβ42 and tau anti-aggregating activity, and brain permeability. Ex vivo studies with the leads (+)- and (-)-7e in brain slices of C57bl6 mice have revealed that they efficiently protect against the Aβ-induced synaptic dysfunction , preventing the loss of synaptic proteins and/or have a positive effect on the induction of long term potentiation. In vivo studies in APP-PS1 transgenic mice treated i.p. for 4 weeks with (+)- and (-)-7e have shown a central soluble Aβ lowering effect, accompanied by an increase in the levels of mature amyloid precursor protein (APP). Thus, (+)- and (-)-7e emerge as very promising disease-modifying anti-Alzheimer drug candidates.

Role of sympathetic nervous system and neuropeptides in obesity hypertension

Obesity is the most common cause of human essential hypertension in most industrialized countries. Although the precise mechanisms of obesity hypertension are not fully understood, considerable evidence suggests that excess renal sodium reabsorption and a hypertensive shift of pressure natriuresis play a major role. Sympathetic activation appears to mediate at least part of the obesity-induced sodium retention and hypertension since adrenergic blockade or renal denervation markedly attenuates these changes. Recent observations suggest that leptin and its multiple interactions with neuropeptides in the hypothalamus may link excess weight gain with increased sympathetic activity. Leptin is produced mainly in adipocytes and is believed to regulate energy balance by acting on the hypothalamus to reduce food intake and to increase energy expenditure via sympathetic activation. Short-term administration of leptin into the cerebral ventricles increases renal sympathetic activity, and long-term leptin infusion at rates that mimic plasma concentrations found in obesity raises arterial pressure and heart rate via adrenergic activation in non-obese rodents. Transgenic mice overexpressing leptin also develop hypertension. Acute studies suggest that the renal sympathetic effects of leptin may depend on interactions with other neurochemical pathways in the hypothalamus, including the melanocortin-4 receptor (MC4-R). However, the role of this pathway in mediating the long-term effects of leptin on blood pressure is unclear. Also, it is uncertain whether there is resistance to the chronic renal sympathetic and blood pressure effects of leptin in obese subjects. In addition, leptin also has other cardiovascular and renal actions, such as stimulation of nitric oxide formation and improvement of insulin sensitivity, which may tend to reduce blood pressure in some conditions. Although the role of these mechanisms in human obesity has not been elucidated, this remains a fruitful area for further investigation, especially in view of the current "epidemic" of obesity in most industrialized countries.

Somatic gene therapy for hypertension

Gene therapy for hypertension is needed for the next generation of antihypertensive drugs. Current drugs, although effective, have poor compliance, are expensive and short-lasting (hours or one day). Gene therapy offers a way to produce long-lasting antihypertensive effects (weeks, months or years). We are currently using two strategies: a) antisense oligodeoxynucleotides (AS-ODN) and b) antisense DNA delivered in viral vectors to inhibit genes associated with vasoconstrictive properties. It is not necessary to know all the genes involved in hypertension, since many years of experience with drugs show which genes need to be controlled. AS-ODN are short, single-stranded DNA that can be injected in naked form or in liposomes. AS-ODN, targeted to angiotensin type 1 receptors (AT1-R), angiotensinogen (AGT), angiotensin converting enzyme, and ß1-adrenergic receptors effectively reduce hypertension in rat models (SHR, 2K-1C) and cold-induced hypertension. A single dose is effective up to one month when delivered with liposomes. No side effects or toxic effects have been detected, and repeated injections can be given. For the vector, adeno-associated virus (AAV) is used with a construct to include a CMV promoter, antisense DNA to AGT or AT1-R and a reporter gene. Results in SHR demonstrate reduction and slowing of development of hypertension, with a single dose administration. Left ventricular hypertrophy is also reduced by AAV-AGT-AS treatment. Double transgenic mice (human renin plus human AGT) with high angiotensin II causing high blood pressure, treated with AAV-AT1-R-AS, show a normalization of blood pressure for over six months with a single injection of vector. We conclude that ODNs will probably be developed first because they can be treated like drugs for the treatment of hypertension with long-term effects. Viral vector delivery needs more engineering to be certain of its safety, but one day may be used for a very prolonged control of blood pressure.

The non-palindromic adaptor-PCR method for the identification of the T-cell receptor genes of an interferon-gamma-secreting T-cell hybridomaspecific for trans-sialidase, an immunodominant Trypanosoma cruzi antigen

Cloning of the T-cell receptor genes is a critical step when generating T-cell receptor transgenic mice. Because T-cell receptor molecules are clonotypical, isolation of their genes requires reverse transcriptase-assisted PCR using primers specific for each different Valpha or Vß genes or by the screening of cDNA libraries generated from RNA obtained from each individual T-cell clone. Although feasible, these approaches are laborious and costly. The aim of the present study was to test the application of the non-palindromic adaptor-PCR method as an alternative to isolate the genes encoding the T-cell receptor of an antigen-specific T-cell hybridoma. For this purpose, we established hybridomas specific for trans-sialidase, an immunodominant Trypanosoma cruzi antigen. These T-cell hybridomas were characterized with regard to their ability to secrete interferon-gamma, IL-4, and IL-10 after stimulation with the antigen. A CD3+, CD4+, CD8- interferon-gamma-producing hybridoma was selected for the identification of the variable regions of the T-cell receptor by the non-palindromic adaptor-PCR method. Using this methodology, we were able to rapidly and efficiently determine the variable regions of both T-cell receptor chains. The results obtained by the non-palindromic adaptor-PCR method were confirmed by the isolation and sequencing of the complete cDNA genes and by the recognition with a specific antibody against the T-cell receptor variable ß chain. We conclude that the non-palindromic adaptor-PCR method can be a valuable tool for the identification of the T-cell receptor transcripts of T-cell hybridomas and may facilitate the generation of T-cell receptor transgenic mice.

The importance of the Thr17 residue of phospholamban as a phosphorylation site under physiological and pathological conditions

The sarcoplasmic reticulum (SR) Ca2+-ATPase (SERCA2a) is under the control of an SR protein named phospholamban (PLN). Dephosphorylated PLN inhibits SERCA2a, whereas phosphorylation of PLN at either the Ser16 site by PKA or the Thr17 site by CaMKII reverses this inhibition, thus increasing SERCA2a activity and the rate of Ca2+ uptake by the SR. This leads to an increase in the velocity of relaxation, SR Ca2+ load and myocardial contractility. In the intact heart, ß-adrenoceptor stimulation results in phosphorylation of PLN at both Ser16 and Thr17 residues. Phosphorylation of the Thr17 residue requires both stimulation of the CaMKII signaling pathways and inhibition of PP1, the major phosphatase that dephosphorylates PLN. These two prerequisites appear to be fulfilled by ß-adrenoceptor stimulation, which as a result of PKA activation, triggers the activation of CaMKII by increasing intracellular Ca2+, and inhibits PP1. Several pathological situations such as ischemia-reperfusion injury or hypercapnic acidosis provide the required conditions for the phosphorylation of the Thr17 residue of PLN, independently of the increase in PKA activity, i.e., increased intracellular Ca2+ and acidosis-induced phosphatase inhibition. Our results indicated that PLN was phosphorylated at Thr17 at the onset of reflow and immediately after hypercapnia was established, and that this phosphorylation contributes to the mechanical recovery after both the ischemic and acidic insults. Studies on transgenic mice with Thr17 mutated to Ala (PLN-T17A) are consistent with these results. Thus, phosphorylation of the Thr17 residue of PLN probably participates in a protective mechanism that favors Ca2+ handling and limits intracellular Ca2+ overload in pathological situations.

Mécanisme de leucémogénèse par les oncogènes SCL et LMO1

La leucémie lymphoïde représente 30% de tous les cancers chez l’enfant. SCL (« Stem cell leukemia ») et LMO1/2 (« LIM only protein ») sont les oncogènes les plus fréquemment activés dans les leucémies aiguës des cellules T chez l'enfant (T-ALL). L’expression ectopique de ces deux oncoprotéines dans le thymus de souris transgéniques induit un blocage de la différenciation des cellules T suivie d’une leucémie agressive qui reproduit la maladie humaine. Afin de définir les voies génétiques qui collaborent avec ces oncogènes pour induire des leucémies T-ALL, nous avons utilisé plusieurs approches. Par une approche de gène candidat, nous avons premièrement identifié le pTalpha, un gène crucial pour la différenciation des cellules T, comme cible directe des hétérodimères E2AHEB dans les thymocytes immatures. De plus, nous avons montré que pendant la différenciation normale des thymocytes, SCL inhibe la fonction E2A et HEB et qu’un dosage entre les protéines E2A, HEB et SCL détermine l’expression du pTalpha. Deuxièmement, par l’utilisation d’une approche globale et fonctionnelle, nous avons identifié de nouveaux gènes cibles des facteurs de transcription E2A et HEB et montré que SCL et LMO1 affectent la différenciation thymocytaire au stade préleucémique en inhibant globalement l’activité transcriptionnelle des protéines E par un mécanisme dépendant de la liaison à l’ADN. De plus, nous avons découvert que les oncogènes SCL et LMO1 sont soit incapables d’inhiber totalement l’activité suppresseur de tumeur des protéines E ou agissent par une voie d’induction de la leucémie différente de la perte de fonction des protéines E. Troisièmement, nous avons trouvé que Notch1, un gène retrouvé activé dans la majorité des leucémies T-ALL chez l’enfant, opère dans la même voie génétique que le pré-TCR pour collaborer avec les oncogènes SCL et LMO1 lors du processus de leucémogénèse. De plus, cette collaboration entre des facteurs de transcription oncogéniques et des voies de signalisation normales et importantes pour la détermination de la destinée cellulaire pourraient expliquer la transformation spécifique à un type cellulaire. Quatrièmement, nous avons trouvé que les oncogènes SCL et LMO1 sont des inducteurs de sénescence au stade préleucémique. De plus, la délétion du locus INK4A/ARF, un évènement retrouvé dans la majorité des leucémies pédiatriques T-ALL associées avec une activation de SCL, collabore aves les oncogènes SCL et LMO1 dans l’induction de la leucémie. Cette collaboration entre la perte de régulateurs de la sénescence suggère qu’un contournement de la réponse de sénescence pourrait être nécessaire à la transformation. Finalement, nous avons aussi montré que l’interaction directe entre les protéines SCL et LMO1 est critique pour l’induction de la leucémie. Ces études ont donc permis d’identifier des évènements collaborateurs, ainsi que des propriétés cellulaires affectées par les oncogènes associés avec la leucémie et de façon plus générale dans le développement du cancer.

Rôle de la protéine phosphatase PPM1A dans l'homéostasie hépatique du glucose et des lipides

L’insuline est une hormone essentielle qui induit des réponses complexes dans l’organisme pour maintenir l’homéostasie du glucose et des lipides. La résistance à son action est un phénomène pathologique observé dans un large éventail de situations, allant de l’obésité et du syndrome métabolique à la stéatose hépatique et au diabète de type 2, qui aboutissent au développement de l’athérosclérose et de la mortalité. Des avancées remarquables ont été réalisées dans notre compréhension des mécanismes moléculaires responsables du développement de la résistance à l’action de l’insuline. En particulier, l’induction d’un stress cellulaire par des taux élevés d’acides gras libres (AGL) et des cytokines, via l’activation des protéines Ser/Thr kinases, qui augmente la phosphorylation sur des résidus sérine, des molécules critiques impliquées dans la signalisation insulinique (p. ex. IR, IRS et p85) et conduit à la diminution de la réponse cellulaire à l’insuline. Cependant, la plupart des chercheurs ont limité leur travail dans l’investigation du rôle des protéines kinases susceptibles de modifier la réponse cellulaire à l’insuline. Donc, peu de données sont disponibles sur le rôle des Protéines Ser/Thr phosphatases (PS/TPs), même si il est bien établi que la phosphorylation de ces protéines est étroitement régulée par un équilibre entre les activités antagonistes des Ser/Thr kinases et des PS/TPs. Parmi les PS/TPS, PPM1A (également connu sous le nom PP2Cα) est une phosphatase particulièrement intéressante puisqu’il a été suggéré qu’elle pourrait jouer un rôle dans la régulation du métabolisme lipidique et du stress cellulaire. Ainsi, en se basant sur des résultats préliminaires de notre laboratoire et des données de la littérature, nous avons émis l’hypothèse selon laquelle PPM1A pourrait améliorer la sensibilité à l’insuline en diminuant l’activité des protéines kinases qui seraient activées par le stress cellulaire induit par l’augmentation des AGL. Ces effets pourraient finalement améliorer le métabolisme glucidique et lipidique dans l’hépatocyte. Ainsi, pour révéler le rôle physiologique de PPM1A à l’échelle d’un animal entier, nous avons généré un modèle animal qui la surexprime spécifiquement dans le foie. Nous décrivons ici notre travail afin de générer ce modèle animal ainsi que les premières analyses pour caractériser le phénotype de celui-ci. Tout d’abord, nous avons remarqué que la surexpression de PPM1A chez les souris C57BL/6J n’a pas d’effets sur le gain de poids sur une longue période. Deuxièmement, nous avons observé que PPM1A a peu d’effets sur l’homéostasie du glucose. Par contre, nous avons montré que sa surexpression a des effets significatifs sur l’homéostasie du glycogène et des triglycérides. En effet, nous avons observé que le foie des souris transgéniques contient moins de glycogène et de triglycérides que le foie de celles de type sauvage. De plus, nos résultats suggèrent que les effets de la surexpression de PPM1A pourraient refléter son impact sur la synthèse et la sécrétion des lipides hépatiques puisque nous avons observé que sa surexpression conduit à l’augmentation la triglycéridémie chez les souris transgéniques. En conclusion, nos résultats prouvent l’importance de PPM1A comme modulateur de l’homéostasie hépatique du glucose et des lipides. Des analyses supplémentaires restent cependant nécessaires pour confirmer ceux-ci et éclaircir l’impact moléculaire de PPM1A et surtout pour identifier ses substrats.

Modèles murins de prééclampsie et effets préventifs de l’entraînement physique

La prééclampsie est la première cause de mortalité et de morbidité périnatale et aucun traitement, mis à part l’accouchement, n’est connu à ce jour. Pour mieux comprendre cette maladie, nous avons utilisé trois modèles animaux. Dans un premier temps, nous avons voulu confirmer la présence de prééclampsie chez les souris déficientes en p57kip2, une protéine impliquée dans le cycle cellulaire des trophoblastes. Contrairement au groupe japonais, l’hypertension et la protéinurie au cours de la gestation ne survenaient pas, malgré une perte de structure des trophoblastes dans le labyrinthe ainsi qu’une microcalcification au niveau de leurs placentas. Nous avons alors observé que la diète japonaise induisait à elle seule une diminution de la croissance fœtale, ainsi qu’une dysfonction endothéliale chez ces souris. Nos résultats démontrent que ni les altérations placentaires, ni la génétique ne sont suffisantes pour induire les symptômes de la prééclampsie dans ce modèle, et que la diète peut avoir des effets délétères chez la souris gestante peu importe le génotype. Ensuite, nous avons démontré que les souris hypertendues surexprimant la rénine et l’angiotensinogène humaine développent de la protéinurie et une augmentation de la pression artérielle au cours de la gestation. Leurs placentas sont affectés par de la nécrose et une perte de structure des trophoblastes du labyrinthe en plus de surexprimer le gène du récepteur sFlt-1. Ces souris représentent le premier modèle animal de prééclampsie superposée à de l’hypertension chronique. Finalement, en utilisant des femelles normotendues surexprimant l’angiotensinogène humaine qui développent les symptômes de la prééclampsie lorsqu’elles sont accouplées à des mâles qui surexpriment la rénine humaine, nous avons établi que l’entraînement physique normalisait la hausse de pression ainsi que l’apparition de protéinurie en fin de gestation. Aussi, l'entraînement améliorait la croissance fœtale et placentaire ainsi que la réponse vasculaire indépendante de l’endothélium, et ce, indépendamment du génotype des souris. La présence d’une prolifération exagérée et désorganisée des trophoblastes dans ce modèle était aussi normalisée. L’entraînement physique prévient donc l’apparition des symptômes de la prééclampsie dans ce modèle. Mis ensemble, nos résultats aideront à mieux comprendre les mécanismes à l’origine de la prééclampsie et de sa prévention.

Analyse de la réponse macrophagique au Candida albicans chez la souris transgénique exprimant le génome du VIH-1

La candidose oro-pharyngée (COP) est l’infection opportuniste la plus répandue chez les patients infectés au VIH-1. Un modèle de COP chez la souris transgénique (Tg) exprimant une partie du génome du VIH-1 (CD4C/HIVMutA) est maintenant disponible. Grâce à ce modèle, il est possible d’étudier les perturbations quantitatives et fonctionnelles des macrophages exprimant les gènes nef, rev et env du VIH-1 dans le contexte d’une COP. Cette étude démontre que la présence du transgène n’influence pas le pourcentage des macrophages dans la muqueuse buccale et le petit intestin, malgré le fait que la charge buccale de C. albicans soit significativement plus élevée chez les souris Tg. Cependant, l’expression du transgène cause une diminution de la production de H2O2 par les macrophages, ainsi que l’augmentation de la production de la cytokine proinflammatoire IL-6 et de la chimiokine MCP-1.

Identification et caractérisation de gènes différemment exprimés dans les tubules proximaux de reins diabétiques et impliqués dans le développement de la néphropathie diabétique

La néphropathie diabétique est une maladie rénale caractérisée par un syndrome néphrotique et de la glomérulosclérose. Celle-ci est reliée à l’angiopathie de capillaires suite au diabète. Il s’agit d’une importante cause d’insuffisance rénale en Amérique. Or, les anomalies tubulaires comme l’apoptose ou le détachement de tubules des glomérules sont reconnues comme étant de bons marqueurs de progression de cette maladie. Ainsi, il a été proposé au cours des travaux reliés à cette thèse d’étudier les différents mécanismes moléculaires reliés à l’apoptose des tubules proximaux, en particulier dans un thème de relation avec les dommages reliés aux espèces réactives oxygénées (ROS). Une des hypothèses développée au cours de précédents travaux faisait état que l’une des sources initiales qui entrainent le développement de dommages tubulaires soit régulée à travers la production de ROS dérivés des NADPH oxydases. Ainsi, une des premières séries d’expériences entreprises au cours de cette thèse a été effectuée sur un modèle animal de diabète de type 2, la souris db/db. Suite à la caractérisation des différentes pathologies rénales et leur réduction par la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase dans les tubules proximaux, des expériences de micro-puces d’expression génétiques furent effectuées. À l’aide de cet outil et par des analyses bioinformatiques, il a été possible d’établir un profilage de gènes reliés à différentes voies de signalisation modulées par le diabète et la catalase. Ainsi, il a été possible d’effectuer de plus amples études sur des gènes reliés à l’apoptose surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques. Un des gènes pro-apoptotique mieux caractérisé durant cette thèse fut le gène Bmf, un membre de la famille des régulateurs de Bcl-2 impliqués dans l’apoptose via le relâchement de cytochrome c de la mitochondrie. Ainsi, il a été déterminé que ce gène est surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques, et que celui-ci était augmenté dans différents modèles in vitro de diabète. Cela a permis de conclure que Bmf joue sans doute un rôle important la régulation de l’apoptose et de l’atrophie des tubules proximaux. Une autre étude effectuée dans le cadre de cette thèse était reliée avec l’utilisation d’un modèle transgénique afin de mieux définir le rôle que jouent les dommages reliés au stress oxydatif dans la progression des pathologies rénales reliées à l’induction du système rénine-angiotensine. Les résultats obtenus ont permis de déterminer que la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase a permis de réduire les différentes pathologies rénales observées dans les souris transgéniques, ce qui permet de conclure que les espèces réactives oxygénées jouen un rôle important dans le développement de l’hypertension et des dommages rénaux.

Régulation transcriptionnelle du gène HSPG2 codant pour Perlecan et son implication dans l’ostéoarthrite

De récents travaux ont mis en évidence une production accrue de Perlecan au stade terminal de l’arthrose ou ostéoarthrite (OA). L’équipe du Dr Moreau a mis en évidence qu’il y a une perte d’expression du facteur de transcription Pitx1 dans l’arthrose et que ce dernier pourrait agir comme un régulateur négatif du gène HSPG2 codant pour le Perlecan. Afin d’étudier la régulation transcriptionnelle de ce gène, des fragments du promoteur proximal ont été clonés en amont du gène rapporteur luciférase et testés en transfections transitoires. Des co-transfections avec des quantités variables de pSI-mPitx1 et avec des constructions comportant des fragments de différentes régions du promoteur mHSPG2 (jusqu’à 3926 pbs en amont de l’ATG) ont démontrées une activité transcriptionnelle et une stimulation de cette activité en présence de Pitx1, avec des résultats variables selon les types cellulaires. Parallèlement, des expériences en qPCR effectuées sur des ostéoblastes dérivés de souris transgéniques surexprimant Pitx1 ont aussi démontré qu’une surexpression de Pitx1 corrèle avec une augmentation de l’expression de p53, une cible connue de Pitx1, et de Perlecan. Le lien qui existe entre Pitx1 et Perlecan est encore très méconnu et la cascade régulatrice impliquant ces deux acteurs n’est pas encore établie. Une meilleure connaissance des mécanismes qui régulent la transcription normale et pathologique du gène HSPG2 permettrait sans aucun doute une avancée dans la compréhension du développement et du rôle possible de Perlecan dans la progression de l’ostéoarthrite.