Gut Microbiota Composition in Male Rat Models under Different Nutritional Status and Physical Activity and Its Association with Serum Leptin and Ghrelin Levels.

BACKGROUND Several evidences indicate that gut microbiota is involved in the control of host energy metabolism. OBJECTIVE To evaluate the differences in the composition of gut microbiota in rat models under different nutritional status and physical activity and to identify their associations with serum leptin and ghrelin levels. METHODS IN A CASE CONTROL STUDY, FORTY MALE RATS WERE RANDOMLY ASSIGNED TO ONE OF THESE FOUR EXPERIMENTAL GROUPS: ABA group with food restriction and free access to exercise; control ABA group with food restriction and no access to exercise; exercise group with free access to exercise and feed ad libitum and ad libitum group without access to exercise and feed ad libitum. The fecal bacteria composition was investigated by PCR-denaturing gradient gel electrophoresis and real-time qPCR. RESULTS In restricted eaters, we have found a significant increase in the number of Proteobacteria, Bacteroides, Clostridium, Enterococcus, Prevotella and M. smithii and a significant decrease in the quantities of Actinobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes, B. coccoides-E. rectale group, Lactobacillus and Bifidobacterium with respect to unrestricted eaters. Moreover, a significant increase in the number of Lactobacillus, Bifidobacterium and B. coccoides-E. rectale group was observed in exercise group with respect to the rest of groups. We also found a significant positive correlation between the quantity of Bifidobacterium and Lactobacillus and serum leptin levels, and a significant and negative correlation among the number of Clostridium, Bacteroides and Prevotella and serum leptin levels in all experimental groups. Furthermore, serum ghrelin levels were negatively correlated with the quantity of Bifidobacterium, Lactobacillus and B. coccoides-Eubacterium rectale group and positively correlated with the number of Bacteroides and Prevotella. CONCLUSIONS Nutritional status and physical activity alter gut microbiota composition affecting the diversity and similarity. This study highlights the associations between gut microbiota and appetite-regulating hormones that may be important in terms of satiety and host metabolism.

Effect of iodine prophylaxis during pregnancy on neurocognitive development of children during the first two years of life.

CONTEXT The association between thyroid function during pregnancy and the later mental and psychomotor development of the child is supported by numerous experimental, clinical, and epidemiological studies. OBJECTIVE The aim of the study was to evaluate the psychological development of infants aged 3 to 18 months whose mothers had received 300 microg of potassium iodide during the first trimester of their pregnancy and compare with infants whose mothers had received no iodine supplements. DESIGN AND STUDY SUBJECTS: The study included 133 women who had received 300 microg of potassium iodine and 61 women who had received no iodine supplements. MAIN OUTCOME MEASURES The neuropsychological status of the children was evaluated with the Bayley Scales of Infant Development, and measurements were made of TSH, free T(3), free T(4), and urinary iodine. RESULTS Those children whose mothers had received an iodine supplement of 300 microg had a more favorable psychometric assessment than those of the other group of mothers. They had higher scores on the Psychomotor Development Index (P = 0.02) and the Behavior Rating Scale. CONCLUSIONS Dietary iodine supplements not only have no harmful effect on the neurodevelopment of the children, they may even be beneficial. Given the possible presence of confounding variables not controlled for in this study, these findings should be considered as preliminary.

Role of the epithelial sodium channel (ENaC) and its positive regulator, the channel-activating protease 1 (CAP1) in skin

Summary: The mammalian epidermis is a pluristratified epithelium composed of 90% keratinocytes, and its main function is to serve as barrier for the body. The epithelial sodium channel (ENaC), formed by three homologous subunits α, β and γ is found in a variety of epithelia including epidermis. Previous studies showed that ENaC modulates different aspects of epidermal differentiation, such as synthesis of differentiation-specific proteins and lipid secretion. ENaC plays also a critical role in sodium homeostasis of renal and pulmonary epithelia, and its activity is thereby well controlled by hormones and non-hormonal factors, such as the serine protease CAP1 (channel-activating protease 1), also termed prostasin encoded by Prss8 gene. Serine proteases are proteolytic enzymes involved in numerous physiological and pathological processes in the epidermis. In order to evaluate the role of β and γENaC in epidermis, we analyzed the skin phenotype of β and γENaC null mutant (βENaC-/- and γENaC-/-) mice in comparison with the phenotype of αENaC-deficient mice. Furthermore, keratin14-specific CAP1-deficient mice (Prss8lox/Δ /K14-Cre) were generated in order to unveil the role of the serine protease CAP1 in epidermal development and function. This study reveals that the skin phenotype of βENaC and γENaC null mutant mice is less severe than the one of αENaC-deficient mice. However, all these mice present a common premature lipid secretion in the mid-granular layer of the epidermis. Further, the composition of the lipids of the stratum corneum in αENaC-deficient mice is strongly altered, suggesting that epidermal barrier function is compromised. K14-specific CAP1-deficient newborn mice are born at the expected Mendelian ratio, but die soon after birth, showing that CAP1 is required for postnatal survival. The epidermis of these mice exhibits striking malformations of the stratum corneum showing hyperkeratosis. These defects seriously affect both inward and outward epidermal barrier function, leading to rapid and fatal dehydration. As in αENaC-deficient mice, the lipid composition of the stratum corneum of K14-specific CAP1-deficient mice is disturbed. Furthermore, lack of CAP1 leads to the selective loss of filaggrin monomers, important for keratins aggregation and skin moisturization, and to an increased of aberrant profilaggrin precursors. In conclusion, both ENaC and CAP1 expression in the epidermis are crucial for keratinocyte differentiation processes and/or barrier function. Since the abnormalities in K14-specific CAP1-deficient mice resemble key features of human skin ichthyosis, in particular Harlequin ichthyosis, the study of ENaC and CAP1 mutant mice might allow new insights into mechanisms underlying skin diseases. Résumé: L'épiderme des mammifères est un épithélium pluristratifié, protégeant le corps contre les perturbations extérieures et la déshydratation. Le canal épithélial à sodium (ENaC), formé de trois sous-unités α, β et γ, est exprimé dans de nombreux épithélia, comme l'épiderme. Des études ont montré que l'absence de la sous-unité αENaC modulait différents aspects de la différenciation des kératinocytes de l'épiderme, comme la synthèse de protéines spécifiques ou la sécrétion de lipides dans la couche granulaire de l'épiderme. ENaC joue également un rôle crucial dans l'homéostasie du sodium dans les épithélia électriquement étanches, comme l'épithélium rénal ou pulmonaire. L'activité de ENaC est par conséquent finement régulée, en partie par des hormones, mais aussi par des facteurs non-hormonaux, telle que la sérine protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 >>) (nommée également prostasine et codée par le gène Prss8). Le but de ce travail a donc été d'étudier le rôle des sous-unités β et γENaC dans l'épiderme en comparaison avec celui de la sous-unité α en utilisant des souris mutantes βENaC-/- et γENaC-/-. Dans un deuxième temps, le phénotype d'une souris chez qui CAP1 a été spécifiquement invalidé dans l'épiderme (Prsslox/Δ/K14-Cre) a été analysé, dans le but de mettre en évidence le rôle de cette protéase dans l'épiderme. Comme déjà montré pour les souris αENaC-/-, la sécrétion des lipides dans la couche granulaire de l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/- est prématurée. Cependant, l'hyperplasie et l'expression anormale des protéines marqueurs de la différenciation présents chez les souris αENaC-/- n'ont pas été observés dans l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/-. La composition lipidique de la couche cornée des souris αENaC-/- est fortement altérée suggérant que la fonction de barrière de l'épiderme de ces souris est compromise. Les souris mutantes CAP1 ont quant à elles révélé des malformations sévères de leur couche cornée, affectant la fonction de barrière de leur épiderme et conduisant à la mort de ces souris par déshydratation quelques jours après leur naissance. De plus, la composition en lipides de la couche cornée ainsi que la taille des cellules cornées, les cornéocytes, de ces souris sont modifiées par rapport aux souris contrôles. L'invalidation de la protéine CAP1 dans l'épiderme conduit aussi à la perte de la filaggrine, une protéine cruciale pour l'agrégation des kératines dans la couche cornée et le maintien du niveau d'hydratation de la peau, et à l'accumulation de ses précurseurs. En conclusion, l'expression de ENaC et de CAP1 est cruciale pour la différenciation de l'épiderme et/ou sa fonction de barrière. De plus, le phénotype des souris mutantes CAP1 présente des caractéristiques qui ressemblent à celles observées dans certaines pathologies humaines cutanées, comme l'ichthyose d'Harlequin. L'étude des souris mutantes ENaC et CAP1 pourrait donc apporter de nouvelles connaissances dans les mécanismes impliqués dans l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies de la peau chez l'homme. Résumé tout public: La peau est le plus grand organe vital du corps humain. Sa fonction principale est de protéger le corps comme une barrière, contre les agressions extérieures et la déshydratation. De nombreuses maladies de la peau résultent d'une perte de fonction de cette barrière. Bien que les pathologies cutanées soient très bien décrites, leur cause génétique n'est en général pas encore connue. La souris est alors un modèle de choix pour la recherche fondamentale. En effet, grâce aux progrès récents de la science, le génome de la souris peut aujourd'hui être modifié dans le but d'étudier le rôle de nombreuses protéines. Dans différents organes, comme le rein et le poumon, le canal épithélial à sodium (ENaC), composé de trois sous-unités protéiques homologues (α, β, et γ), joue un rôle essentiel dans la réabsorption du sodium. L'activité de ENaC est régulée par de nombreux facteurs hormonaux et non-hormonaux, telle que la protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 »). L'invalidation de la sous-unité αENaC chez la souris a permis de montrer que dans la peau, le canal ENaC est impliqué dans la différenciation des cellules de l'épiderme et la croissance des poils. Durant ce travail, le phénotype des souris chez qui la protéine βENaC, γENaC ou CAP1 a été invalidée (souris mutantes), a été étudié dans le but de mieux comprendre le rôle des sous-unités du canal ENaC et de son régulateur CAP1 dans la peau. Les résultats de ce projet ont montré que les souris mutantes βENaC et γENaC présentent un épiderme anormal avec une synthèse prématurée de lipides dans la couche granulaire, suggérant l'implication de ENaC dans la fonction de barrière de la peau. De plus, quand CAP1 est invalidé de manière totale chez les souris, le développement embryonnaire est perturbé et ces souris meurent avant la naissance. CAP1 a donc été invalidé spécifiquement dans l'épiderme des souris. Ces souris mutantes « épiderme-spécifique » naissent normalement, mais meurent peu après la naissance de déshydratation. La couche superficielle de l'épiderme, appelée couche cornée, de ces souris est malformée et ne confère plus à la peau sa fonction de barrière. De plus, les composants de la couche cornée, les cellules cornées entourées de lipides, sont sévèrement altérés. Le phénotype de ces souris ressemble aux caractéristiques présentes chez les patients atteints d'ichthyoses, en particulier l'ichthyose d'Harlequin. En conclusion, le canal ENaC ainsi que son régulateur CAP1 jouent un rôle clé dans les processus de différenciation de l'épiderme et/ou de sa fonction de barrière. De plus, les souris mutantes pour CAP1 et ENaC se révéleront peut-être comme des modèles appropriés dans l'étude de l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies cutanées.

Analyse fonctionnelle et moléculaire d'un nouveau gène (VIT32) impliqué dans le mécanisme d'action de la vasopressine

Résumé Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale (tube distal et tube collecteur) du néphron ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition ionique et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent le maintien de la pression sanguine. Dans la cellule principale du tube collecteur cortical (CCD), le taux de réabsorption de sodium dépend essentiellement de l'activité du canal épithélial à sodium (ENaC) à la membrane apicale et de la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K±ATPase) à la membrane basolatérale. L'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales de CCD, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape précoce dite « non-génomique » et une étape tardive dite « génotnique ». Durant l'étape précoce, la vasopressine régule l'expression de gènes, dont certains peuvent être impliqués dans le transport de sodium, comme ENaC et la Na+ -K+ATP ase. Le but de mon travail a été d'étudier l'implication d'une protéine appelée VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) dans le transport de sodium. L'expression de VIP32 est augmentée par la vasopressine dans les cellules principales de CCD. Dans l'ovocyte de Xenopus laevis utilisé comme système d'expression hétérologue, nous avons montré que l'expression de VIP32 provoque la maturation méiotique de l'ovocyte par l'activation de la voie des MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et du facteur de promotion méiotique (MPF). La co-expression d'ENaC et de VIP32 diminue l'activité d'ENaC de façon sélective, par l'activation de la voie des MAPK, sans affecter l'expression du canal à la surface membranaire. Nous avons également montré que la régulation de l'activité d'ENaC par la voie des MAPK est dépendante du mécanisme de régulation d'ENaC lié à un motif du canal appelé PY. Ce motif est impliqué dans le contrôle de la probabilité d'ouverture ainsi que l'expression à la surface membranaire d'ENaC. Dans les cellules principales, VIP32 par l'activation de la voie des MAPK peut être impliqué dans la régulation négative du transport transépithélial qui a lieu après plusieurs heures de traitement à la vasopressine. Le tube collecteur de reins normaux présente un taux basal significatif d'activité de la voie MAPK MEK1/2-ERK1/2. Dans la lignée mpkCCDc14 de cellules principales de CCD de souris, que nous avons utilisé pour cette partie du travail, nous avons montré la présence d'un taux basal d'activité d'ERK1/2 (pERK1/2). L'aldostérone et la vasopressine, connus pour stimuler le courant sodique transépithélial dans le CCD, ne changeaient pas le taux basal de pERK1/2. Le transport de sodium transépithélial basal, ou stimulé par l'aldostérone ou la vasopressine est diminué par l'effet de PD98059, un inhibiteur de MEK1/2 qui diminue parallèlement le taux de pERK1/2. Nous avons également montré dans des cellules non stimulées, ou stimulées par de l'aldostérone ou de la vasopressine, que l'activité de la Na+-K+ ATPase, mais pas celle d'ENaC est inhibée par des traitements avec différents inhibiteurs de MEK1/2. Par un marquage de la Na±-K+ATPase à la surface membranaire nous avons montré que la voie d'ERK1/2 contrôle l'activité intrinsèque de la Na+-K+ ATPase, plutôt que son expression à la surface membranaire. Ces données ont montré que l'activité de la Na+-K+ATPase et le transport transépithélial de sodium sont contrôlés par l'activité basal et constitutive de la voie d'ERK1/2. Summary The regulation of sodium reabsorption in the distal nephron (distal tubule and cortical collecting duct) in the kidney plays an essential role in the control of extracellular fluids composition and volume, and thereby blood pressure. In the principal cell of the collecting duct (CCD), the level of sodium reabsorption mainlly depends on the activity of both epithlial sodium channel (ENaC) and sodium-potassium-adenosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). The activity of these two transporters is regulated by hormones especially aldosterone, vasopressin and insuline.In the principal cell of the CCD, vasopressin regulates sodium transport via a short-term effect and a late genomic effect. During the genomic effect vasopressin activates a complex network of vasopressin-dependent genes involved in the regulation of sodium transport as ENaC and Na+-K+ATPase. We were interested in the role of a recently identified vasopressin induced protein (VIP32) and its implication in the regulation of sodium transport in principal cell of the CCD. The Xenopus oocyte expression system revealed two functions : expressed alone VIP32 rapidly induces oocyte meiotic maturation through the activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway and the meiotic promoting factor and when co-expressed with ENaC, V1P32 selectively dowrn-egulates channel activity, but not channel cell surface expression. We have shown that the ENaC downregulation mediated by the activation of the MAPK pathway is related to the PY motif of ENaC. This motif is implicated in ENaC cell surface expression and open probability regulation. In the kidney principal cell, VIP32 through the activation of MAPK pathway may be involved in the downregulation of transepithelial sodium transport observed within a few hours after vasopressin treatment. The collecting duct of normal kidney exhibits significant activity of the MEK1/2-ERK1/2 MAPK pathway. Using in vitro cultured mpkCCDc14 principal cells we have shown a significant basal level of ERK1/2 activity (pERK1/2). Aldosterone and vasopressin, known to upregulate sodium reabsorption in CCDs, did not change ERK1/2 activity. Basal and aldosterone- or vasopressin-stimulated sodium transport were downregulated by the MEK1/2 inhibitor PD98059 in parallel with a decrease in pERK1/2 in vitro. The activity of Na+-K+ATPase but not that of ENaC was inhibited by MEK1/2 inhibitors in both, unstimulated and aldosterone- or vasopressin-stimulated CCDs in vitro. Cell surface labelling showed that intrinsic activity rather than cell surface expression of Na+-K+ATPase was controlled by pERK1/2. Our data demonstrate that basal constitutive activity of ERK1/2 pathway controls Na+-K+ATPase activity and transepithelial sodium transport in the principal cell. Résumé tout public Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale du néphron (l'unité fonctionnelle du rein) ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent de maintenir une pression sanguine effective. Dans les cellules principales du tube collecteur, une région spécifique du néphron distal, le transport de sodium dépend essentiellement de l'activité de deux transporteurs de sodium : le canal épithélial à sodium (ENaC) et la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). Afin de répondre aux besoins de l'organisme, l'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales du tube collecteur, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape rapide et une étape lente dite « génomique ». Durant l'étape lente, la vasopressine régule l'expression de gènes pouvant être impliqués dans le transport de sodium, dont notamment ceux d'ENaC et de la Na+-K+ATPase. Parmi les gènes dont l'expression est augmentée par la vasopressine, celui de VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) fait l'objet de cette étude. Le but de mon travail a été d'étudier, dans un système d'expression hétérologue (l'ovocyte de Xenopus leavis), l'implication de VIP32 dans le transport de sodium. Nous avons montré que VIP32 est capable d'activer un mécanisme moléculaire en cascade appelé MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et est aussi capable de diminuer l'activité d'ENaC. Parallèlement, dans une lignée de cellules principales de tube collecteur les mpkCCDc14, nous avons montré que le taux basal d'activité de la cascade MAPK est capable de réguler l'activité de la Na+-K+ATPase, tandis qu'il n'influence pas l'activité d'ENaC.

Rôle du transporteur de glucose GLUT2 dans les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans le contrôle de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire

Résumé Rôle du transporteur de glucose GLUT2 dans les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans le contrôle de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire. Les mécanismes centraux de glucodétection jouent un rôle majeur dans le contrôle de l'homéostasie glucidique. Ces senseurs régulent principalement la sécrétion des hormones contre-régulatrices, la prise alimentaire et la dépense énergétique. Cependant, la nature cellulaire et le fonctionnement moléculaire de ces mécanismes ne sont encore que partiellement élucidés. Dans cette étude, nous avons tout d'abord mis en évidence une suppression de la stimulation de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire en réponse à une injection intracérébroventriculaire (i.c.v.) de 2-déoxy-D-glucose (2-DG) chez les souris de fond génétique mixte et déficientes pour le gène glut2 (souris RIPG1xglut2-/-). De plus, chez ces souris, l'injection de 2-DG n'augmente pas l'activation neuronale dans l'hypothalamus et le complexe vagal dorsal. Nous avons ensuite montré que la ré-expression de GLUT2 dans les neurones des souris RIPG1xg1ut2-/- ne restaure pas la sécrétion du glucagon et la prise alimentaire en réponse à une injection i.c.v. de 2-DG. En revanche, l'injection de 2-DG réalisée chez les souris RIPG1xg1ut2-/- ré-exprimant le GLUT2 dans leurs astrocytes, stimule la sécrétion du glucagon et l'activation neuronale dans le complexe vagal dorsal mais n'augmente pas la prise alimentaire ni l'activation neuronale dans l'hypothalamus. L'ensemble de ces résultats démontre l'existence de différents mécanismes centraux de glucodétection dépendants de GLUT2. Les mécanismes régulant la sécrétion du glucagon sont dépendants de GLUT2 astrocytaire et pourraient être localisés dans le complexe vagal dorsal. L'implication des astrocytes dans ces mécanismes suggère un couplage fonctionnel entre les astrocytes et les neurones adjacents « sensibles au glucose ». Lors de cette étude, nous avons remarqué chez les souris RIPG1xg1ut2-/- de fond génétique pur C57B1/6, que seul le déclenchement de la prise alimentaire en réponse à l'injection i.p. ou i.c.v. de 2-DG est aboli. Ces données mettent en évidence que suivant le fond génétique de la souris, les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans la régulation de la sécrétion peuvent être indépendants de GLUT2. Summary. Role of transporter GLUT2 in central glucose sensing involved in the control of glucagon secretion and food intake. Central glucose sensors play an important role in the control of glucose homeostasis. These sensors regulate general physiological functions, including food intake, energy expenditure and hormones secretion. So far the cellular and molecular basis of central glucose detection are poorly understood. Hypoglycemia, or cellular glucoprivation by intraperitoneal injection of 2-deoxy¬glucose (2-DG) injection, elicit multiple glucoregulatory responses, in particular glucagon secretion and stimulation of feeding. We previously demonstrated that the normal glucagon response to insulin-induced hypoglycemia was suppressed in mice lacking GLUT2. This indicated the existence of extra-pancreatic, GLUT2-dependent, glucose sensors controllling glucagon secretion. Here, we have demonstrated that the normal glucagon and food intake responses to central glucoprivation, by intracerebroventricular (i.c.v.) injections of 2-DG, were suppressed in mice lacking GLUT2 (RIPG1xglut2-/- mice) indicating that GLUT2 plays a role in central glucose sensing units controlling secretion of glucagon and food intake. Whereas it is etablished that glucose responsive neurons change their firing rate in response to variations of glucose concentrations, the exact mechanism of glucose detection is not established. In particular, it has been suggested that astrocytic cells may be the primary site of glucose detection and that a signal is subsequently transmitted to neurons. To evaluate the respective role of glial and neuronal expression of GLUT2 in central glucodetection, we studied hypoglycemic and glucoprivic responses following cellular glucoprivation in RIPG1xglut2-/- mice reexpressing the transgenic GLUT2 specifially in their astrocytes (pGFAPG2xRIPG1xglut2-/- mice) or their neurons (pSynG2xRIPG1xglut2-/- mice). The increase of food intake after i.p. injection of 2-DG in control mice was not observed in the pGFAPG2xRIPG1xglut2-/- mice. Whereas a strong increase of glucagon secretion was observed in control and pGFAPG2xRIPG1xglut2-/- mice, not glucagonemic response was induced in pSynG2xRIPG1xglut2-/- mice. Our results show that GLUT2 reexpression in glial cells but not in neurons restored glucagon secretion and thus present a strong evidence that glucose detection and the control of glucagon secretion require a coupling between glial cells and neurons. Furthermore, these results show the existence of differents glucose sensors in CNS. Résumé tout public. Rôle du transporteur de glucose GLUT2 dans les mécanismes centraux de glucodétection impliqués dans le contrôle de la sécrétion du glucagon et de la prise alimentaire. Chez les mammifères, en dépit des grandes variations dans l'apport et l'utilisation du glucose, la glycémie est maintenue à une valeur relativement constante d'environ 1 g/l. Cette régulation est principalement sous le contrôle de deux hormones produites par le pancréas l'insuline et le glucagon. A la suite d'un repas, la détection de l'élévation de la glycémie par le pancréas permet la libération pancréatique de l'insuline dans le sang. Cette hormone va alors permettre le stockage dans le foie du glucose sanguin en excès et diminuer ainsi la glycémie. Sans insuline, le glucose s'accumule dans le sang. On parle alors d'hyperglycémie chronique. Cette situation est caractéristique du diabète et augmente les risques de maladies cardiovasculaires. A l'inverse, lors d'un jeûne, la détection de la diminution de la glycémie par le cerveau permet le déclenchement de la prise alimentaire et stimule la sécrétion de glucagon par le pancréas. Le glucagon va alors permettre la libération dans le sang du glucose stocké par le foie. Les effets du glucagon et de la prise de nourriture augmentent ainsi les concentrations sanguines de glucose pour empêcher une diminution trop importante de la glycémie. Une hypoglycémie sévère peut entraîner un mauvais fonctionnement du cerveau allant jusqu'à des lésions cérébrales. Contrairement aux mécanismes pancréatiques de détection du glucose, les mécanismes de glucodétection du cerveau ne sont encore que partiellement élucidés. Dans le laboratoire, nous avons observé, chez les souris transgéniques n'exprimant plus le transporteur de glucose GLUT2, une suppression de la stimulation de la sécrétion du glucagon et du déclenchement de la prise alimentaire en réponse à une hypoglycémie, induite uniquement dans le cerveau. Dans le cerveau, le GLUT2 est principalement exprimé par les astrocytes, cellules gliales connues pour soutenir, nourrir et protéger les neurones. Nous avons alors ré-exprimé spécifiquement le GLUT2 dans les astrocytes des souris transgéniques et nous avons observé que seule la stimulation de la sécrétion du glucagon en réponse à l'hypoglycémie est restaurée. Ces résultats mettent en évidence que la sécrétion du glucagon et la prise alimentaire sont contrôlées par différents mécanismes centraux de glucodétection dépendants de GLUT2.

Effects of dexamethasone on hepatic glucose production and fructose metabolism in healthy humans.

This study was designed to determine whether glucocorticoids alter autoregulation of glucose production and fructose metabolism. Two protocols with either dexamethasone (DEX) or placebo (Placebo) were performed in six healthy men during hourly ingestion of[13C]fructose (1.33 mmol.kg-1.h-1) for 3 h. In both protocols, endogenous glucose production (EGP) increased by 8 (Placebo) and 7% (DEX) after fructose, whereas gluconeogenesis from fructose represented 82 (Placebo) and 72% (DEX) of EGP. Fructose oxidation measured from breath 13CO2 was similar in both protocols [9.3 +/- 0.7 (Placebo) and 9.6 +/- 0.5 mumol.kg-1.min-1 (DEX)]. Nonoxidative carbohydrate disposal, calculated as fructose administration rate minus net carbohydrate oxidation rate after fructose ingestion measured by indirect calorimetry, was also similar in both protocols [5.8 +/- 0.8 (Placebo) and 5.9 +/- 2.0 mumol.kg-1.min-1 (DEX)]. We concluded that dexamethasone 1) does not alter the autoregulatory process that prevents a fructose-induced increase in gluconeogenesis from increasing total glucose production and 2) does not affect oxidative and nonoxidative pathways of fructose. This indicates that the insulin-regulated enzymes involved in these pathways are not affected in a major way by dexamethasone.

A study of the translational regulation exerted by some neuroactive substances on the expression of the monocarboxylate transporter MCT2 in cultured cortical neurons

Summary of the thesis Glucose has been considered the major, if not the exclusive, energy substrate for the brain. But under certain conditions other substrates, namely monocarboxylates (lactate, pyruvate, and ketone bodies), can contribute significantly to satisfy brain energy demands. These monocarboxylates need to be transported across the blood brain barrier as well as out of astrocytes into the extracellular space and taken up into neurons. It has been shown that monocarboxylates are transported by a family of proton-linked transporters called monocarboxylate transporters (MCTs). In the central nervous system, MCT2 is the predominant neuronal form and little is known about the regulation of its expression. The neurotransmitter noradrenaline (NA) was shown previously to enhance the expression of MCT2 in cultured cortical neurons via a translational mechanism. Here, we demonstrate that two other substances, namely, insulin and IGF-1 enhance MCT2 protein expression in cultured mouse cortical neurons in a time- and concentrationdependent manner without affecting MCT2 mRNA levels. This result confirmed that MCT2 protein expression is translationally regulated and extend the observation to different types of neuroactive substances. Then we sought to determine by which signaling pathway(s) NA, insulin and IGF-1 can induce MCT2 protein expression. First, we observed by Western blot that all three substances cause activation of the MAP kinase ERK as well as the kinase Akt via their phosphorylation. Moreover, the mTOR/S6K pathway which is known to play an important role in translation initiation regulation was also strongly stimulated by all three substances. Second, we sought to determine the implication of these signaling pathways on the NA-, insulin- and IGF-1-induced enhancement of MCT2 protein expression and used specific inhibitors of these signaling pathways. We observed that the Pia kinase and mTOR inhibitors LY294002 and rapamycin respectively, strongly prevent the enhancement. of MCT2 expression caused by either NA, insulin ar IGF-1. In contrast, the MEK inhibitor PD98059 and the p38 MAP kinase inhibitor SB202190 had only a slight effect on the enhancement of MCT2 expression in all three cases. These results suggest that NA, insulin and IGF-1 regulate MCT2 protein expression by a common mechanism most likely involving the Akt/PKB pathway and translational activation via mTOR. In conclusion, considering the roles of NA, insulin and IGF-1 in synaptic plasticity, the tight translational regulation of MCT2 expression by these substances may represent a common mechanism through which supply of potentiated synapses with nonglucose energy substrates can be adapted to the level of activity. Résumé du travail de thèse Le glucose représente le substrat énergétique majeur pour le cerveau. Cependant, dans certaines conditions physiologiques ou pathologiques, le cerveau a la capacité d'utiliser des substrats énergétiques appartenant à la classe des monocarboxylates (lactate, pyruvate et corps cétoniques) afin de satisfaire ses besoins énergétiques. Ces monocarboxylates doivent être transportés à travers la barrière hématoencéphalique mais aussi hors des astrocytes vers l'espace extracellulaire puis re-captés par les neurones. Leur transport est assuré par une famille de transporteurs spécifiques, protons-dépendants, appelés transporteurs aux monocarboxylates (MCTs). Dans le système nerveux central, les neurones expriment principalement l'isoforme MCT2 mais peu d'informations sont disponibles concernant la régulation de son expression. Il a été montré que le neurotransmetteur noradrénaline (NA) augmente l'expression de MCT2 dans les cultures de neurones corticaux de souris par le biais d'un mécanisme de régulation traductionnel. La présente étude nous a permis de démontrer que deux autres substances, l'insuline et 17GF-1, induisent une augmentation de la protéine MCT2 dans ces mêmes cultures selon un décours temporel et une gamme de concentrations particulière. Etonnamment, aucun changement n'a été observé concernant les niveaux d'ARNm de MCT2. Ce résultat .confirme que la protéine MCT2 est régulée de manière traductionnelle et révèle que différentes substances neuro-actives peuvent réguler l'expression de MCT2. Compte tenu de ces observations, nous avons voulu déterminer par quelle(s) voie(s) de signalisation la NA, l'insuline et l'IGF-1 exercent leur effet sur l'expression de MCT2. Dans un premier temps, nous avons pu observer par Western blot que ces trois substances activent la MAP kinase ERK ainsi que la kinase Akt via leur phasphorylation. De plus, la voie mTOR/S6K, connue pour son implication dans la régulation de l'initiation de la traduction est aussi fortement activée par ces trois substances. Dans un second temps, nous avons voulu déterminer I implication de chacune de ces voies de signalisation dans l'augmentation de l'expression de la protéine MCT2 observée après stimulation à la NA, à l'insuline et à l'IGF-1. Pour ce faire, nous avons utilisé des inhibiteurs spécifiques de chacune de ces voies. (Vous avons observé que les inhibiteurs des voies PI3 kinase et mTOR (LY294002 et rapamycin respectivement), prévenaient fortement l'augmentation de l'expression de MCT2 induite par la NA, l'insuline ou (IGF-1. A l'inverse, les inhibitions de la MAP kinase .kinase MEK ainsi que de la MAP kinase p38 (par l'utilisation des inhibiteurs spécifiques PD98059 et SB202190 respectivement) n'ont eu qu'un léger effet dans ces mêmes conditions. Ces résultats suggèrent que la NA, 'l'insuline et I~GF-1 régulent l'expression de la protéine MCT2 par un mécanisme commun impliquant probablement la voie Akt/PKB et l'activation de la traduction via mTOR. En conclusion, considérant l'implication de la NA, de l'insuline et de I`IGF-1 dans la plasticité synaptique, le contrôle traductionnel étroit exercé par ces substances sur l'expression de MCT2 pourrait être un moyen d'alimenter en substrats énergétiques autres que le glucose les synapses activées et également d'adapter l'approvisionnement en substrats énergétiques au niveau d'activité. Résumé « grand public » Le cerveau est un organe qui réalise des tâches complexes nécessitant un apport important en énergie. La principale source d'énergie du cerveau est le glucose. Bien que le cerveau ne représente que 2% de la masse corporelle, il consomme à lui seul plus de 25% du glucose et 20% de l'oxygène provenant de la circulation sanguine. La nécessité d'un tel apport en énergie réside dans la nature -même du fonctionnement des milliards de neurones qui utilisent des signaux électriques et chimiques pour communiquer entre eux. Hormis l'utilisation massive du glucose comme source d'énergie, le cerveau est capable de consommer d'autres substrats énergétiques dans certaines conditions physiologiques ou pathologiques. Les monocarboxylates (lactate, pyruvate et corps cétoniques) font partie de ces autres sources d'énergie. Contrairement au glucose, les monocarboxylates ne diffusent pas facilement de la circulation sanguine vers les neurones. Afin de pouvoir être consommés par les neurones, ils doivent être transportés par un système adapté. Ce sont des transporteurs appelés transporteurs aux monocarboxylates ou MCT qui permettent le passage de ces substrats énergétiques du sang vers les neurones. Le but de ce travail de thèse a été de comprendre comment est régulée l'expression de MCT2, l'un de ces transporteurs exprimé spécifiquement à la surface des neurones. Cette étude nous a permis de mettre en évidence que le neurotransmetteur noradrénaline ainsi que les hormones insuline et IGF-1 (insulinlike growth factor-1) sont capables d'induire une augmentation d'expression de MCT2 à la surface des neurones en culture. Nous avons ensuite voulu déterminer par quels mécanismes de signalisation ces substances agissent sur l'expression de MCT2. Nous avons pu observer que la surexpression de la protéine MCT2 est due à une augmentation d'activité traductionnelle (la traduction étant une des étapes qui permet la synthèse des protéines) induite par le biais d'une voie de signalisation particulière. En conclusion, lorsque la noradrénaline, l'insuline ou 17GF-1 agissent sur les neurones, la traduction de la protéine MCT2 est activée et on observe une augmentation de l'expression de MCT2. Ce mécanisme pourrait permettre d'augmenter l'apport énergétique au niveau des neurones en augmentant le nombre de transporteurs pour les substrats énergétiques que sont les monocarboxylates. D'un point de vue physiologique, cette régulation d'expression pourrait jouer un rôle primordial dans des situations d'apprentissage et de mémorisation. Sur le plan pathologique, cela pourrait permettre de prévenir les dommages causes aux neurones dans certains cas d'atteintes cérébrales.

Preconditioning with Triiodothyronine Improves the Clinical Signs and Acute Tubular Necrosis Induced by Ischemia/Reperfusion in Rats.

BACKGROUND Renal ischemia/reperfusion (I/R) injury is manifested by acute renal failure (ARF) and acute tubular necrosis (ATN). The aim of this study was to evaluate the effectiveness of preconditioning with 3, 3, 5 triiodothyronine (T3) to prevent I/R renal injury. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS THE RATS WERE DIVIDED INTO FOUR GROUPS: sham-operated, placebo-treated (SO-P), sham-operated T3- treated (SO- T3), I/R-injured placebo-treated (IR-P), and I/R-injured T3-treated (IR- T3) groups. At 24 h before ischemia, the animals received a single dose of T3 (100 μg/kg). Renal function and plasma, urinary, and tissue variables were studied at 4, 24, and 48 h of reperfusion, including biochemical, oxidative stress, and inflammation variables, PARP-1 immunohistochemical expression, and ATN morphology. In comparison to the SO groups, the IR-P groups had higher plasma urea and creatinine levels and greater proteinuria (at all reperfusion times) and also showed: increased oxidative stress-related plasma, urinary, and tissue variables; higher plasma levels of IL6 (proinflammatory cytokine); increased glomerular and tubular nuclear PARP-1 expression; and a greater degree of ATN. The IR-T3 group showed a marked reduction in all of these variables, especially at 48 h of reperfusion. No significant differences were observed between SO-P and SO-T3 groups. CONCLUSIONS This study demonstrates that preconditioning rats with a single dose of T3 improves the clinical signs and ATN of renal I/R injury. These beneficial effects are accompanied by reductions in oxidative stress, inflammation, and renal PARP-1 expression, indicating that this sequence of factors plays an important role in the ATN induced by I/R injury.

Vertebral fractures in patients with inflammatory bowel disease compared with a healthy population: a prospective case-control study.

BACKGROUND A prospective study was performed to compare the prevalence of morphometric vertebral fractures (MVF) between patients with inflammatory bowel disease (IBD) and healthy subjects and to identify predictive factors of fracture. METHODS A total of 107 patients with IBD (53 with Crohn's disease and 54 with ulcerative colitis) and 51 healthy subjects participated in the study. Information about anthropometric parameters, toxins, previous fractures, and parameters related to this disease were evaluated. The index of vertebral deformity, bone mass density (BMD), and biochemical parameters were calculated. RESULTS A total of 72 fractures were detected in 38.32% of patients with IBD, and 10 fractures were detected in 13.73% of healthy subjects; the risk of fracture in patients with IBD was higher than that in control subjects (OR, 4.03; 95% CI, 1.652-9.847; p < 0.002). We found no correlation between fracture and BMD in patients with IBD (lumbar spine, r = -0.103, p = 0.17 and femoral neck, r = -0.138, p = 0.07). Corticosteroid treatment was not associated with prevalent vertebral fractures nor with taking corticosteroids (r = 0.135, p = 0.14) or the duration for which they were taken (r = 0.08, p = 0.38), whereas this relationship was present in the controls (r = -0.365, p = 0.01). In the multivariate analysis, none of the measured parameters were significantly predictive of fracture, only to manifested IBD. Hypovitaminosis D was observed in 55.14% of patients with IBD. CONCLUSIONS The prevalence of morphometric vertebral fractures is higher in patients with IBD than in the healthy population, without association with BMD or corticoid treatment. Simply having IBD was proven to be a predictive factor of fracture. We observed a high incidence of hypovitaminosis D in patients with IBD.

Correlation between plasma concentration of cilazapril and haemodynamic and hormonal effects in healthy man.

1. The haemodynamic and humoral effects of cilazapril, a new angiotensin converting enzyme (ACE) inhibitor, were evaluated in normotensive healthy volunteers. 2. Single oral doses of 1.25, 2.5, 5 and 10 mg of cilazapril inhibited ACE by greater than or equal to 90% and induced the expected pattern of changes of the renin-angiotensin-aldosterone-system. 3. Cilazapril had a long duration of action, since some ACE inhibition was still present 72 h after drug intake. 4. Cilazapril administered intravenously at doses of 5 and 20 micrograms kg-1 for 24 h did not produce any significant effects. 5. During repeated administration of cilazapril for 8 days, no accumulation of cilazaprilat was observed and the clinical tolerance was excellent. 6. In normal volunteers, cilazapril administered orally acts as a potent inhibitor of converting enzyme.

Pharmacological administration of the isoflavone daidzein enhances cell proliferation and reduces high fat diet-induced apoptosis and gliosis in the rat hippocampus.

Soy extracts have been claimed to be neuroprotective against brain insults, an effect related to the estrogenic properties of isoflavones. However, the effects of individual isoflavones on obesity-induced disruption of adult neurogenesis have not yet been analyzed. In the present study we explore the effects of pharmacological administration of daidzein, a main soy isoflavone, in cell proliferation, cell apoptosis and gliosis in the adult hippocampus of animals exposed to a very high-fat diet. Rats made obese after 12-week exposure to a standard or high-fat (HFD, 60%) diets were treated with daidzein (50 mg kg(-1)) for 13 days. Then, plasma levels of metabolites and metabolic hormones, cell proliferation in the subgranular zone of the dentate gyrus (SGZ), and immunohistochemical markers of hippocampal cell apoptosis (caspase-3), gliosis (GFAP and Iba-1), food reward factor FosB and estrogen receptor alpha (ERα) were analyzed. Treatment with daidzein reduced food/caloric intake and body weight gain in obese rats. This was associated with glucose tolerance, low levels of HDL-cholesterol, insulin, adiponectin and testosterone, and high levels of leptin and 17β-estradiol. Daidzein increased the number of phospho-histone H3 and 5-bromo-2-deoxyuridine (BrdU)-ir cells detected in the SGZ of standard diet and HFD-fed rats. Daidzein reversed the HFD-associated enhanced immunohistochemical expression of caspase-3, FosB, GFAP, Iba-1 and ERα in the hippocampus, being more prominent in the dentate gyrus. These results suggest that pharmacological treatment with isoflavones regulates metabolic alterations associated with enhancement of cell proliferation and reduction of apoptosis and gliosis in response to high-fat diet.

Nosotros y el cinc.

Nutrition is the basis of human physiological processes. Inadequate nutrition can lead to dysfunction in the metabolic chain links. One of the most important micronutrients is zinc, as evidenced by its wide range of carriers in the body. Zinc intake has a large margin in the current world population, may be 7 mg/d in the UK, reaching 15 mg/d in the U.S., although of course, the RDA's are set according to age, sex , physiological status (pregnancy, lactation, etc..), or disease. It is known that zinc is essential for the structure and function as well as DNA and enzymes, coenzymes, hormones and so on. Life is short, zinc, since the most rapidly absorbed and is transferred to tanks where it is stored, so the amount available zinc in the blood cannot be the amount "real". In this work we have done a mini-review of the passage of zinc by the body trying since their intake to their tour of the blood in both healthy and sick people.

Ghrelin-induced orexigenic effect in rats depends on the metabolic status and is counteracted by peripheral CB1 receptor antagonism.

Ghrelin is an endogenous regulator of energy homeostasis synthesized by the stomach to stimulate appetite and positive energy balance. Similarly, the endocannabinoid system is part of our internal machinery controlling food intake and energy expenditure. Both peripheral and central mechanisms regulate CB1-mediated control of food intake and a functional relationship between hypothalamic ghrelin and cannabinoid CB1 receptor has been proposed. First of all, we investigated brain ghrelin actions on food intake in rats with different metabolic status (negative or equilibrate energy balance). Secondly, we tested a sub-anxiogenic ultra-low dose of the CB1 antagonist SR141716A (Rimonabant) and the peripheral-acting CB1 antagonist LH-21 on ghrelin orexigenic actions. We found that: 1) central administration of ghrelin promotes food intake in free feeding animals but not in 24 h food-deprived or chronically food-restricted animals; 2) an ultra-low dose of SR141716A (a subthreshold dose 75 folds lower than the EC50 for induction of anxiety) completely counteracts the orexigenic actions of central ghrelin in free feeding animals; 3) the peripheral-restricted CB1 antagonist LH-21 blocks ghrelin-induced hyperphagia in free feeding animals. Our study highlights the importance of the animaĺs metabolic status for the effectiveness of ghrelin in promoting feeding, and suggests that the peripheral endocannabinoid system may interact with ghrelińs signal in the control of food intake under equilibrate energy balance conditions.

Hypertension artérielle pulmonaire primitive et maladie de Basedow [Primary pulmonary hypertension arterial and Basedow disease].

We report a case of a fifty year old woman with Graves' disease with positive AntiTPO antibodies and positive AntiTSH receptor antibodies, who was hospitalized with a right cardiac failure. A pulmonary hypertension was discovered on echocardiography. After adequate antithyroid therapy, the right cardiac failure regressed rapidly and pulmonary pressure normalised. An autoimmune process has often been proposed to explain the association between pulmonary hypertension and hyperthyroidism. We report the arguments supporting this autoimmune etiopathogenesis. We also discuss an other hypothesis based on a direct effect of thyroid hormones on the pulmonary circulation and the effects of high cardiac output associated with hyperthyroidism.

Resistin regulates pituitary lipid metabolism and inflammation in vivo and in vitro.

The adipokine resistin is an insulin-antagonizing factor that also plays a regulatory role in inflammation, immunity, food intake, and gonadal function and also regulates growth hormone (GH) secretion in rat adenopituitary cells cultures with the adipokine. Although adipose tissue is the primary source of resistin, it is also expressed in other tissues, including the pituitary. The aim of this study is to investigate the possible action of resistin on the lipid metabolism in the pituitary gland in vivo (rats in two different nutritional status, fed and fast, treated with resistin on acute and a chronic way) and in vitro (adenopituitary cell cultures treated with the adipokine). Here, by a combination of in vivo and in vitro experimental models, we demonstrated that central acute and chronic administration of resistin enhance mRNA levels of the lipid metabolic enzymes which participated on lipolysis and moreover inhibiting mRNA levels of the lipid metabolic enzymes involved in lipogenesis. Taken together, our results demonstrate for the first time that resistin has a regulatory role on lipid metabolism in the pituitary gland providing a novel insight in relation to the mechanism by which this adipokine can participate in the integrated control of lipid metabolism.