Akt signal transduction dysfunction in the 3xTg-AD mouse model of Alzheimer's disease

Alzheimer’s disease (AD) is an incurable neurodegenerative disorder, accounting for over 60% of all cases of dementia. The primary risk factor for AD is age, however several genetic and environmental factors are also involved. The pathological characteristics of AD include extracellular deposition of the beta-amyloid peptide (Aβ) and intraneuronal accumulation of neurofibrillary tangles (NFTs) made of aggregated paired helical filaments (PHFs) of the hyperphosphorylated tau protein, along with synaptic loss and neuronal death. There are numerous biochemical mechanisms involved in AD pathogenesis, however the reigning hypothesis points to toxic oligomeric Aβ species as the primary causative factor in a cascade of events leading to neuronal stress and dyshomeostasis that initiate abnormal regulation of tau. The insulin and IGF-1 receptors (IR, IGF-1R) are the primary activators of PI3- K/Akt through which they regulate cell growth, development, glucose metabolism, and learning and memory. Work in our lab and others shows increased Akt activity and phosphorylation of its downstream targets in AD brain, along with insulin and insulin-like growth factor-1 signalling (IIS) dysfunction. This is supported by studies of AD models in vivo and in vitro. Our group and others hypothesise that Aβ activates Akt through IIS to initiate a negative feedback mechanism that desensitises neurons to insulin/IGF-1, and sustains activation of Akt. In this study the functions of endogenous Akt, IR, and the insulin receptor substrate (IRS-1) were examined in relationship to Aβ and tau pathology in the 3xTg-AD mouse model, which contains three mutant human transgenes associated with familial AD or dementia. The 3xTg-AD mouse develops Aβ and tau pathology in a spatiotemporal manner that best recapitulates the progression of AD in human brain. Western blotting and immunofluorescent microscopy techniques were utilised in vivo and in vitro, to examine the relationship between IIS, Akt, and AD pathology. I first characterised in detail AD pathology in 3xTg-AD mice, where an age-related accumulation of intraneuronal Aβ and tau was observed in the hippocampal formation, amygdala, and entorhinal cortex, and at late stages (18 months), extracellular amyloid plaques and NFTs, primarily in the subiculum and the CA1 layer of the hippocampal formation. Increased activity of Akt, detected with antibody to phosphoSer473-Akt, was increased in 3xTg-AD mice compared to age-matched non-transgenic mice (non-Tg), and in direct correlation to the accumulation of Aβ and tau in neuronal somatodendritic compartments. Akt phosphorylates tau at residue Ser214 within a highly specific consensus sequence for Akt phosphorylation, and phosphoSer214-tau strongly decreases microtubule (MT) stabilisation by preventing tau-MT binding. PhosphoSer214-tau increased concomitantly with this in the same age-related and region-specific fashion. Polarisation of tau phosphorylation was observed, where PHF-1 (tauSer396/404) and phosphoSer214-tau both appeared early in 3xTg-AD mice in distinct neuronal compartments: PHF-1 in axons, and phosphoSer214-tau in neuronal soma and dendrites. At 18 months, phosphoSer214-tau strongly colocalised with NFTs positive for the PHF- 1 and AT8 (tauSer202/Thr205) phosphoepitopes. IR was decreased with age in 3xTg-AD brain and in comparison to age-matched non-Tg, and this was specific for brain regions containing Aβ, tau, and hyperactive Akt. IRS-1 was similarly decreased, and both proteins showed altered subcellular distribution. Phosphorylation of IRS-1Ser312 is a strong indicator of IIS dysfunction and insulin resistance, and was increased in 3xTg-AD mice with age and in relation to pathology. Of particular note was our observation that abberant IIS and Akt signalling in 3xTg-AD brain related to Aβ and tau pathology on a gross anatomical level, and specifically localised to the brain regions and circuitry of the perforant path. Finally, I conducted a preliminary study of the effects of synthetic Aβ oligomers on embryonic rat hippocampus neuronal cultures to support these results and those in the literature. Taken together, these novel findings provide evidence for IIS and Akt signal transduction dysfunction as the missing link between Aβ and tau pathogenesis, and contribute to the overall understanding of the biochemical mechanisms of AD.

Antibody deficiency due to a missense mutation in CD19 demonstrates the importance of the conserved tryptophan 41 in immunoglobulin superfamily domain formation.

Immunoglobulin superfamily (IgSF) domains are conserved structures present in many proteins in eukaryotes and prokaryotes. These domains are well-capable of facilitating sequence variation, which is most clearly illustrated by the variable regions in immunoglobulins (Igs) and T cell receptors (TRs). We studied an antibody-deficient patient suffering from recurrent respiratory infections and with impaired antibody responses to vaccinations. Patient's B cells showed impaired Ca(2+) influx upon stimulation with anti-IgM and lacked detectable CD19 membrane expression. CD19 sequence analysis revealed a homozygous missense mutation resulting in a tryptophan to cystein (W52C) amino acid change. The affected tryptophan is CONSERVED-TRP 41 located on the C-strand of the first extracellular IgSF domain of CD19 and was found to be highly conserved, not only in mammalian CD19 proteins, but in nearly all characterized IgSF domains. Furthermore, the tryptophan is present in all variable domains in Ig and TR and was not mutated in 117 Ig class-switched transcripts of B cells from controls, despite an overall 10% amino acid change frequency. In vitro complementation studies and CD19 western blotting of patient's B cells demonstrated that the mutated protein remained immaturely glycosylated. This first missense mutation resulting in a CD19 deficiency demonstrates the crucial role of a highly conserved tryptophan in proper folding or stability of IgSF domains.

Peripheral markers of the gamma-aminobutyric acid (GABA)ergic system in Angelman's syndrome.

It has recently been demonstrated that patients with Angelman's syndrome who exhibited a deletion on cytogenetic tests show more severe clinical pictures with drug-resistant epilepsy than patients with Angelman's syndrome not carrying the deletion. To verify if this difference in clinical severity can be attributed to genes for the three gamma-aminobutyric acid (GABA)A receptor subunits (GABRB3, GABRA5, GABRG3) located in the deleted region, a possible modification of peripheral markers of the GABAergic system was investigated in 12 subjects with Angelman's syndrome and 20 age-matched subjects (8 with idiopathic epilepsy and 12 not affected by neurologic diseases). The results confirmed a more severe clinical picture, and epilepsy syndrome in particular, in Angelman's syndrome patients with deletions versus patients without deletions. In contrast, biochemical study (based on dosage of plasma levels of GABA and diazepam binding inhibitor, an endogenous ligand of GABAA and peripheral benzodiazepine receptors, showed contradictory results: patients with Angelman's syndrome showed significantly higher levels of GABA and diazepam binding inhibitor than patients without neurologic impairment but significantly lower levels than epileptic controls.

Immune complex formation in human diabetic retina enhances toxicity of oxidized LDL towards retinal capillary pericytes

Recently it has been shown that levels of circulating oxidized LDL immune complexes (ox-LDL-IC) predict the development of diabetic retinopathy (DR). This study aimed to investigate whether ox-LDL-IC are actually present in the diabetic retina, and to define their effects on human retinal pericytes vs. ox-LDL. In retinal sections from people with type 2 diabetes, co-staining for ox-LDL and IgG was present, proportionate to DR severity, and detectable even in the absence of clinical DR. In contrast, no such staining was observed in retinas from non-diabetic subjects. In vitro, human retinal pericytes were treated with native (N-) LDL, ox-LDL, and ox-LDL-IC (0-200 mg protein/l), and measures of viability, receptor expression, apoptosis, ER and oxidative stresses, and cytokine secretion were evaluated. Ox-LDL-IC exhibited greater cytotoxicity than ox-LDL towards retinal pericytes. Acting through the scavenger (CD36) and IgG (CD64) receptors, low concentrations of ox-LDL-IC triggered apoptosis mediated by oxidative and ER stresses, and enhanced inflammatory cytokine secretion. The data suggest that IC formation in the diabetic retina enhances the injurious effects of ox-LDL. These findings offer new insights into pathogenic mechanisms of DR, and may lead to new preventive measures and treatments.

Activation of human TLR4/MD-2 by hypoacylated lipopolysaccharide from a clinical isolate of Burkholderia cenocepacia

Lung infection by Burkholderia species, in particular B. cenocepacia, accelerates tissue damage and increase post-lung transplant mortality in cystic fibrosis patients. Host- microbes interplay largely depends on interactions between pathogen specific molecules and innate immune receptors such as the Toll-like receptor 4 (TLR4), which recognizes the lipid A moiety of the bacterial lipopolysaccharide (LPS). The human TLR4/MD-2 LPS receptor complex is strongly activated by hexa-acylated lipid A and poorly activated by underacylated lipid A. Here, we report that B. cenocepacia LPS strongly activates human TLR4/MD-2 despite its lipid A having only five acyl chains. Further, we show that aminoarabinose residues in lipid A contribute to TLR4-lipid A interactions, and experiments in a mouse model of LPS-induced endotoxic shock confirmed the pro- inflammatory potential of B. cenocepacia penta-acylated lipid A. Molecular modeling, combined with mutagenesis of TLR4-MD2 interactive surfaces, suggests that longer acyl chains and the aminoarabinose residues in the B. cenocepacia lipid A allow exposure of the fifth acyl chain on the surface of MD-2 enabling interactions with TLR4 and its dimerization. Our results provide a molecular model for activation of the human TLR4/MD- 2 complex by penta-acylated lipid A, explaining the ability of hypoacylated B. cenocepacia LPS to promote pro- inflammatory responses associated to the severe pathogenicity of this opportunistic bacterium.

Direct Visual Indication of pH Windows: 'Off-On-Off' Fluorescent PET (Photoinduced Electron Transfer) Sensors/Switches

1–3, which contain a fluorophore and two proton receptors with opposite PET (photoinduced electron transfer) characteristics, only display strong fluorescence within a pH window whose position and width are tunable.

FCHo proteins are nucleators of clathrin-mediated endocytosis

Clathrin-mediated endocytosis, the major pathway for ligand internalization into eukaryotic cells, is thought to be initiated by the clustering of clathrin and adaptors around receptors destined for internalization. However, here we report that the membrane-sculpting F-BAR domain-containing Fer/Cip4 homology domain-only proteins 1 and 2 (FCHo1/2) were required for plasma membrane clathrin-coated vesicle (CCV) budding and marked sites of CCV formation. Changes in FCHo1/2 expression levels correlated directly with numbers of CCV budding events, ligand endocytosis, and synaptic vesicle marker recycling. FCHo1/2 proteins bound specifically to the plasma membrane and recruited the scaffold proteins eps15 and intersectin, which in turn engaged the adaptor complex AP2. The FCHo F-BAR membrane-bending activity was required, leading to the proposal that FCHo1/2 sculpt the initial bud site and recruit the clathrin machinery for CCV formation.

Single nucleotide polymorphisms in the APCS gene influence geographic atrophy secondary to VEGF inhibition therapy in neovascular macular degeneration.

Introduction: Age-related macular degeneration (AMD) is a leading cause of vision loss in the elderly mostly due to the development of neovascular AMD (nAMD) or geographic atrophy (GA). Intravitreal injections of anti-vascular endothelial growth factor (VEGF) agents are an effective therapeutic option for nAMD. Following anti-VEGF treatments, increased atrophy of the retinal pigment epithelium (RPE) and choriocapillaries that resembles GA has been reported. We sought to evaluate the underlying genetic influences that may contribute to this process. Methods: We selected 68 single nucleotide polymorphisms (SNPs) from genes previously identified as susceptibility factors in AMD, along with 43 SNPs from genes encoding the VEGF protein and its cognate receptors as this pathway is targeted by treatment. We enrolled 467 consecutive patients (Feb 2009 to October 2011) with nAMD who received anti-VEGF therapy. The acutely presenting eye was designated as the study eye and retinal tomograms graded for macular atrophy at study exit. Statistical analysis was performed using PLINK to identify SNPs with a P value < 0.01. Logistic regression models with macular atrophy as dependent variable were fitted with age, gender, smoking status, common genetic risk factors and the identified SNPs as explanatory variables. Results: Grading for macular atrophy was available in 304 study eyes and 70% (214) were classified as showing macular atrophy. In the unadjusted analysis we observed significant associations between macular atrophy and two independent SNPs in the APCS gene: rs6695377: odds ratio (OR) = 1.98; 95% confidence intervals (CI): 1.23, 3.19; P = 0.004; rs1446965: OR = 2.49, CI: 1.29, 4.82; P = 0.006 and these associations remained significant after adjustment for covariates. Conclusions: VEGF is a mitogen and growth factor for choroidal blood vessels and the RPE and its inhibition could lead to atrophy of these key tissues. Anti-VEGF treatment can interfere with ocular vascular maintenance and may be associated with RPE and choroidal atrophy. As such, these medications, which block the effects of VEGF, may influence the development of GA. The top associated SNPs are found in the APCS gene, a highly conserved glycoprotein that encodes Serum amyloid P (SAP) which opsonizes apoptotic cells. SAP can bind to and activate complement components via binding to C1q, a mechanism by which SAP may remove cellular debris, affecting regulation of the three complement pathways.

Análise e caracterização da expressão e papel funcional dos potenciais genes da família 2 GPCRs no protostómio Caenorhabditis elegans

Dissertação de Mestrado, Biotecnologia, Faculdade de Engenharia de Recursos Naturais, Universidade do Algarve, 2009

Mutations in NR2E3 can cause dominant or recessive retinal degenerations in the same family.

NR2E3, a photoreceptor-specific nuclear receptor (PNR), represses cone-specific genes and activates several rod-specific genes. In humans, mutations in NR2E3 have been associated with the recessively-inherited enhanced short-wavelength sensitive S-cone syndrome (ESCS) and, recently, with autosomal dominant (ad) retinitis pigmentosa (RP) (adRP). In the present work, we describe two additional families affected by adRP that carry a heterozygous c.166G&gt;A (p.G56R) mutation in the NR2E3 gene. Functional analysis determined the dominant negative activity of the p.G56R mutant protein as the molecular mechanism of adRP. Interestingly, in one pedigree, the most common causal variant for ESCS (p.R311Q) cosegregated with the adRP-linked p.G56R mutation, and the compound heterozygotes exhibited an ESCS-like phenotype, which in 1 of the 2 cases was strikingly "milder" than the patients carrying the p.G56R mutation alone. Impaired repression of cone-specific genes by the corepressors atrophin-1 (dentatorubral-pallidoluysian atrophy [DRPLA] gene product) and atrophin-2 (arginine-glutamic acid dipeptide repeat [RERE] protein) appeared to be a molecular mechanism mediating the beneficial effect of the p.R311Q mutation. Finally, the functional dominance of the p.R311Q variant to the p.G56R mutation is discussed.

Genetic Analysis of Taste in Homo Sapiens

There are many known taste receptors specific to each taste attribute. This thesis examines the relationship between single nucleotide polymorphisms (SNPs) and copy number variations (CNVs) in known taste and taste pathway receptors TAS2R38, Gustin, and TRPM5 and for PROP (6-n-propylthiouracil) taster status (PTS), thermal taster status (TTS), and orosensory sensation intensity ratings. PTS is a proxy for general taste responsiveness, and the ability to taste PROP classifies individuals into three phenotypes: super (PST), medium (PMT), and non-tasters (PNT). Another taste phenotype, also serving as a proxy for general taste responsiveness, is TTS, classifying individuals as thermal tasters (TTs) or thermal non-tasters (TnTs). DNA extractions from buccal cells obtained from 60 individuals were performed and analysis of TAS2R38, Gustin, and TRPM5 variations were conducted through Polymerase Chain Reaction (PCR), sequencing for SNPs, and upQMPSF for CNV analysis of TRPM5. Among the SNPs and CNVs studied, only TAS2R38 was found to be significantly associated with PTS and intensity ratings for sweet, bitter, and sour taste as well as astringency. However, not all PROP phenotypic differences can be explained by the variations at these three SNP sites in TAS2R38, suggesting the involvement of additional genes. No association was found between TTS and TAS2R38 or Gustin, confirming that PTS and TTS are not genetically associated. The examined TRPM5 SNPs and CNVs did not correlate with TTS. Therefore, further research is necessary into other factors contributing to PTS and TTS.

Mécanismes de plasticité synaptique dans l’amygdale lors de la réactivation de la mémoire de peur auditive chez le rat : interaction dynamique des récepteurs NMDA et AMPA

La plasticité synaptique est une propriété indispensable à l’acquisition de la mémoire chez toutes les espèces étudiées, des invertébrés aux primates. La formation d’une mémoire débute par une phase de plasticité qui inclut une restructuration synaptique ; ensuite elle se poursuit par la consolidation de ces modifications, contribuant à la mémoire à long terme. Certaines mémoires redeviennent malléables lorsqu’elles sont rappelées. La trace mnésique entre alors dans une nouvelle de phase de plasticité, au cours de laquelle certaines composantes de la mémoire peuvent être mises à jour, puis reconsolidées. L’objectif de la présente thèse est d’étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sont activés lors du rappel d’une mémoire. Nous avons utilisé un modèle de conditionnement Pavlovien, combiné à l’administration d’agents pharmacologiques et à l’analyse quantitative de marqueurs de plasticité synaptique, afin d’étudier la dynamique de la mémoire de peur auditive chez des rats Sprague Dawley. La circuiterie neuronale et les mécanismes associatifs impliqués dans la neurobiologie de cette mémoire sont bien caractérisés, en particulier le rôle des récepteurs glutamatergiques de type NMDA et AMPA dans la plasticité synaptique et la consolidation. Nos résultats démontrent que le retour de la trace mnésique à un état de labilité nécessite l’activation des récepteurs NMDA dans l’amygdale baso-latérale à l’instant même du rappel, alors que les récepteurs AMPA sont requis pour l’expression comportementale de la réponse de peur conditionnée. D’autre part, les résultats identifient le rappel comme une phase bien plus dynamique que présumée, et suggèrent que l’expression de la peur conditionnée mette en jeu la régulation du trafic des récepteurs AMPA par les récepteurs NMDA. Le présent travail espère contribuer à la compréhension de la neurobiologie fondamentale de la mémoire. De plus, il propose une intégration des résultats aux modèles animaux d’étude des troubles psychologiques conséquents aux mémoires traumatiques chez l’humain, tels que les phobies et les syndromes de stress post-traumatiques.

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

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

L’influence du réseau de chimiokines sur les lymphocytes T dans le contexte de l’infection à virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1)

Les chimiokines et leurs récepteurs respectifs jouent un rôle important dans l’immunité innée et adaptative. Les récepteurs de chimiokines identifient des cellules T CD4+ avec potentiel de migration dans des tissus spécifiques et à fonctionnalité distincte du point de vue de la spécificité antigénique et de la production de cytokines. L’identité de la population des cellules T CD4+ susceptibles versus résistantes à l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) reste mal définie. Le recrutement dans les muqueuses intestinales d’un excès de cellules T effectrices (CD8+) comparé aux cellules cibles (CD4+) représente un bon pronostic de l’infection par le virus de l’immunodéficience simienne (VIS), tandis que la déplétion des cellules Th17 dans les tissus lymphoïdes associés au tractus gastro-intestinal (GALT) est un marqueur de la progression de l’infection à VIH. L’effet régulateur des chimiokines sur l’activation de la réplication virale dans différentes sous-populations cellulaires T CD4+ reste peu étudié. Ce projet de maîtrise est divisé en 3 parties: (1) l’identification des récepteurs de chimiokines CCR4, CXCR3 et CCR6 comme marqueurs de surfaces des sous populations T CD4+ avec susceptibilité distincte à l’infection par le VIH; (2) la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des cellules T CD4+ et T CD8+ spécifiques au VIH de sujets à progression lente vers le stade sida (LTNP); et (3) les effets des chimiokines ligands de CCR4, CXCR3 et CCR6 sur l’activation cellulaire et la réplication virale in vitro. Nos résultats démontrent que les cellules T CD4+ CCR4+CCR6+ (profile cytokinique Th17) et CXCR3+CCR6+ (profile cytokinique Th1/Th17) sont hautement permissives à l’infection par le VIH. Nous proposons également de nouveaux corrélats de protection immunitaire contre le VIH chez les sujets LTNP: (i) le potentiel de co-localisation dans les muqueuses intestinales des cellules T CD4+ et CD8+ spécifiques au VIH via l’intégrine β7, (ii) le ratio élevé entre les cellules T effectrices (CD8+) versus les cellules cibles (CD4+) spécifiques au VIH, (iii) le profil cytokinique Th17 et (iv) la capacité des cellules T CD4+ et CD8+ spécifiques au VIH à produire des ligands de CCR5 bloquant l’entrée virale. Finalement, nos résultats sur l’effet co-stimulateur des chimiokines sur les cellules T et leurs effets opposés sur la réplication virale démontrent l’implication du réseau des chimiokines dans la régulation de la pathogenèse de l’infection à VIH.

Remodelage électrique cardiaque dans des modèles murins de cardiomyopathies

Les cardiomyopathies sont une atteinte du myocarde qui se présente sous différentes formes telles que l’hypertrophie ou la dilatation des chambres cardiaques. Ces maladies du muscle cardiaque peuvent affecter la contraction cardiaque et dégénèrer en insuffisance cardiaque. Aussi, l’hypertrophie et l’insuffisance cardiaques sont associées à une augmentation de la morbidité et de la mortalité cardiovasculaires principalement due au remodelage électrique et à la survenue d’arythmies. De plus, le retard de repolarisation, associé à une diminution des courants K+, est un des troubles cardiaques les plus couramment observés lors de ces pathologies cardiaques. L’angiotensine II (Ang II) et la norépinéphrine, principaux effecteurs du système rénine-angiotensine et du système nerveux sympathique, peuvent tous deux agir directement sur le cœur en liant les récepteurs de type 1 de l’Ang II (AT1) et les récepteurs adrénergiques. L’Ang II et la norépinéphrine sont associées au développement des cardiomyopathies, au remodelage cardiaque et à une prolongation de la durée du potentiel d'action cardiaque. Deux modèles de souris trangéniques surexprimant spécifiquement au niveau cardiaque les récepteurs AT1 (la souris AT1R) ou les récepteurs α1B-adrénergiques (la souris α1B-AR) ont été créés afin d’étudier les effets de ces stimuli sur le cœur. Ces deux modèles de souris développent du remodelage cardiaque, soit de l’hypertrophie chez les souris AT1R (cardiomyopathie hypertrophique) ou une dilatation des chambres cardiaques chez les souris α1B-AR (cardiomyopathie dilatée). Au stade avancé de la maladie, les deux modèles de souris transgéniques sont insuffisants cardiaques. Des données préliminaires ont aussi montré que les souris AT1R et les souris α1B-AR ont une incidence accrue d’arythmies ainsi qu’une prolongation de la durée du potentiel d’action. De plus, ces deux modèles de souris meurent subitement et prématurément, ce qui laissait croire qu’en conditions pathologiques, l’activation des récepteurs AT1 ou des récepteurs α1B-adrénergiques pouvait affecter la repolarisation et causer l’apparition d’arythmies graves. Ainsi, l’objectif de ce projet était de caractériser la repolarisation ventriculaire des souris AT1R et α1B-AR afin de déterminer si la suractivation chronique des récepteurs de l’Ang II ou des récepteurs 1B-adrénergiques pouvait affecter directement les paramètres électrophysiologiques et induire des arythmies. Les résultats obtenus ont révélé que les souris AT1R et les souris α1B-AR présentent un retard de repolarisation (prolongation de l’intervalle QTc (dans l’électrocardiogramme) et de la durée du potentiel d’action) causé par une diminution des courants K+ (responsables de la repolarisation). Aussi, l’incidence d’arythmies est plus importante dans les deux groupes de souris transgéniques comparativement à leur contrôle respectif. Finalement, nous avons vu que les troubles de repolarisation se produisent également dans les groupes de souris transgéniques plus jeunes, avant l’apparition de l’hypertrophie ou du remodelage cardiaque. Ces résultats suggèrent qu’en conditions pathologiques, l’activation chronique des récepteurs de l’Ang II ou des récepteurs α1B-adrénergiques peut favoriser le développement d’arythmies en retardant la repolarisation et cela, indépendamment de changements hémodynamiques ou du remodelage cardiaque. Les résultats de ces études pourront servir à comprendre les mécanismes responsables du développement d’arythmies cardiaques lors du remodelage et de l’insuffisance cardiaques et pourraient aider à optimiser le choix des traitements chez ces patients atteints ou à risque de développer de l’hypertrophie ou du remodelage cardiaque.