Métabolisme des glucocorticoïdes dans le poumon murin en développement : la voie surrénalienne

Lorsqu’une femme est à risque d’accoucher prématurément, des glucocorticoïdes lui seront administrés afin d’accélérer la maturation pulmonaire du bébé. Après la naissance, différents protocoles peuvent être mis en place pour aider l’enfant à respirer dont l’administration du surfactant et la ventilation. Les glucocorticoïdes ont un effet positif sur la maturation pulmonaire. Par contre, ils nuisent au processus de la septation après la naissance. Les glucocorticoïdes retrouvés dans le poumon en développement peuvent provenir de deux sources, soit de la voie classique de la synthèse des glucocorticoïdes par les surrénales, soit des gènes exprimés dans le poumon. Les sites d’expression des gènes codant pour les enzymes de la synthèse des glucocorticoïdes dans le poumon sont inconnus ainsi que le gène de la 20α-hydroxystéroïde déshydrogénase (20α-HSD). Cette dernière inactive le substrat et le produit de la 21-hydroxylase. Des poumons de fœtus de souris au jour de gestation 15,5, 17,5 et 19,5 ainsi que de souriceaux âgés de 0, 5 et 15 jours ont été utilisés pour des hybridations in situ. Cette étude a montré qu’avant la naissance, l’ARNm de la 21-hydroxylase est situé au niveau des cellules épithéliales distales alors que l’ARNm de la 20α-HSD se retrouve plutôt au niveau des capillaires. Les gènes de la 21-hydroxylase et de la 20α-HSD sont exprimés dans les cellules épithéliales proximales ainsi que dans les cellules endothéliales de veines dans la période entourant la naissance. À la fin du stade sacculaire et pendant le stade alvéolaire, le gène de la 21-hydroxylase est exprimé seulement dans les septa et les parois minces tout comme le gène de la 20α-HSD sauf dans le stade alvéolaire où il n’y avait pas de signal significatif. Ainsi, ces résultats suggèrent que la 20α-HSD pourrait participer au contrôle du niveau d’activité de la 21-hydroxylase en modulant la disponibilité de son substrat.

Effets directs et indirects de la prédation sur les lemmings dans l’Arctique canadien.

Les populations caractérisées par des fluctuations cycliques ont fasciné et continuent de générer un grand intérêt chez la communauté scientifique en raison de la complexité des facteurs de régulation qui en sont responsables. Plusieurs hypothèses ont été proposées pour expliquer ces fluctuations cycliques mais aucun consensus n’a encore été atteint malgré près de 100 ans de recherche. La disponibilité de la nourriture et les effets sociaux (e.g. interactions compétitives) ont été proposés comme facteurs responsables de cycles de certaines espèces. Toutefois, la prédation est probablement le facteur le plus susceptible de causer des fluctuations cycliques chez les populations fauniques en raison de son effet dépendant de la densité avec délai. Un tandem circulaire de raréfaction et densification des prédateurs et des proies par des effets directs (i.e. mortalités) seraient à l’origine des cycles d’abondance. De plus, de récentes études montrent que les effets indirects (comme le stress) de la prédation pourraient être aussi importants que les effets directs pour générer les fluctuations cycliques. Cette thèse vise à identifier les effets directs et indirects de la prédation qui affectent la population de lemmings bruns de l’Île Bylot, Nunavut, caractérisée par des cycles d’abondance de 3-4 ans. Pour ce faire, nous avons d’abord comparé la plausibilité de l’hypothèse de la limitation par nourriture vis-à-vis l’hypothèse de la prédation en déterminant la chronologie saisonnière des cycles des lemmings. Ensuite, nous avons construit en 2012-2013 une clôture de 9 ha coiffée d’un filet anti-prédateur aviaire dans lequel nous avons piégé les lemmings de 2013 à 2015. Une deuxième grille de trappage sans clôture a été utilisée à des fins de comparaisons. Ces deux grilles étaient actives dès 2008, ce qui nous a permis d’avoir un contrôle pré-expérimental pour les données démographiques (effets directs). En 2014 et 2015, nous avons récolté les fèces des lemmings dans les deux grilles de trappage afin de quantifier les métabolites d’hormones de stress. Une validation de la mesure des métabolites fécales des glucocorticoïdes (i.e. hormones de stress) a été menée afin de mesurer le stress des lemmings de façon non-invasive. Les résultats sont clairs : (1) le déclin des lemmings se produit à la fin de l’été alors que les prédateurs sont au plus fort de leur abondance et pas à la fin de l’hiver, supportant ainsi l’hypothèse de la limitation par la prédation. Nos résultats suggèrent aussi (2) que les lemmings à l’intérieur de la clôture avaient une survie plus élevée qu’à l’extérieur, favorisant ainsi une croissance plus forte de la population. Ensuite, (3) les lemmings ont montré des niveaux de stress plus faibles sans prédation sans toutefois que cela ait un impact sur leur reproduction. À la lumière des résultats de cette thèse et en les comparant avec deux autres études ayant aussi réduit expérimentalement l’abondance des prédateurs dans la toundra arctique, nous pouvons conclure que la prédation est la force trophique dominante de régulation de l’abondance des lemmings. Cette étude montre également que le stress induit par la prédation est insuffisant pour avoir un impact sur la dynamique des lemmings en été, soit pendant la saison où la prédation est maximale. Il est possible que cette absence d’effet soit une réponse adaptative des lemmings pour maintenir une reproduction élevée face à une prédation élevée, et ainsi maximiser leur aptitude phénotypique.

Effects of handling regime and sex on changes in cortisol, thyroid hormones and body mass in fasting grey seal pups

Survival of seal pups may be affected by their ability to respond appropriately to stress. Chronic stress can adversely affect secretion of cortisol and thyroid hormones, which contribute to the control of fuel utilisation. Repeated handling could disrupt the endocrine response to stress and/or negatively impact upon mass changes during fasting. Here we investigated the effects of handling regime on cortisol and thyroid hormone levels, and body mass changes, in fasting male and female grey seal pups (Halichoerus grypus). Females had higher thyroid hormone levels than males throughout fasting and showed a reduction in cortisol midway through the fast that was not seen in males. This may reflect sex-specific fuel allocation or development. Neither handling frequency nor cumulative contact time affected plasma cortisol or thyroid hormone levels, the rate of increase in cortisol over the first five minutes of physical contact or the pattern of mass loss during fasting in either sex. The endocrine response to stress and the control of energy balance in grey seal pups appear to be robust to repeated, short periods of handling. Our results suggest that routine handling should have no additional impact on these animals than general disturbance caused by researchers moving around the colony.

Developmental programming of polycystic ovary syndrome (PCOS): prenatal androgens establish pancreatic islet α/β cell ratio and subsequent insulin secretion

Exogenous androgenic steroids applied to pregnant sheep programmes a PCOS-like phenotype in female offspring. Via ultrasound guidance we applied steroids directly to ovine fetuses at d62 and d82 of gestation, and examined fetal (day 90 gestation) and postnatal (11 months old) pancreatic structure and function. Of three classes of steroid agonists applied (androgen - Testosterone propionate (TP), estrogen - Diethystilbesterol (DES) and glucocorticoid - Dexamethasone (DEX)), only androgens (TP) caused altered pancreatic development. Beta cell numbers were significantly elevated in prenatally androgenised female fetuses (P=0.03) (to approximately the higher numbers found in male fetuses), whereas alpha cell counts were unaffected, precipitating decreased alpha:beta cell ratios in the developing fetal pancreas (P=0.001), sustained into adolescence (P=0.0004). In adolescence basal insulin secretion was significantly higher in female offspring from androgen-excess pregnancies (P=0.045), and an exaggerated, hyperinsulinaemic response to glucose challenge (P=0.0007) observed, whereas prenatal DES or DEX treatment had no effects upon insulin secretion. Postnatal insulin secretion correlated with beta cell numbers (P=0.03). We conclude that the pancreas is a primary locus of androgenic stimulation during development, giving rise to postnatal offspring whose pancreas secreted excess insulin due to excess beta cells in the presence of a normal number of alpha cells.

Social buffering of fear in zebrafish

Tese de Doutoramento em Biologia Comportamental apresentada ao ISPA - Instituto Universitário

The effect of phospholipase A2 from Crotalus durissus collilineatus on Leishmania (Leishmania) amazonensis infection

In this study, the effect of phospholipase A2 (PLA2) derived from Crotalus durissus collilineatus was evaluated in vitro and in vivo on experimental cutaneous leishmaniasis. The promastigote and amastigote forms treated with PLA2 presented increased growth rate. In vivo studies showed that PLA2-treated Leishmania (Leishmania) amazonensis promastigotes increased the size of lesions in BALB/c mice, and histopathological analysis showed numerous necrotic regions presenting a higher density of polymorphonuclear, mononuclear, and amastigote cells. Additionally, infected macrophages treated with PLA2 were able to generate prostaglandin E2 (PGE2). Cytokine quantification showed that the supernatant from infected macrophages presented moderate and high amounts of IL-2 and IL-10, respectively. However, in PLA2-treated infected macrophages, suppression of IL-2 levels occurred, but not of IL-10 levels. Observation also revealed that both the supernatant and lysate of L. (L.) amazonensis promastigotes exhibited PLA2 activity, which, in the presence of dexamethasone, showed no reduction in their activities; while glucocorticoid maintained the ability of promastigote forms to infect macrophages, which presented values similar to controls. In conclusion, the results indicate that PLA2 may be a progression factor for cutaneous leishmaniasis, since the PLA2 effect suppressed IL-2 levels and generated PGE2, an inflammatory lipid mediator.

Behavioural and neurochemical consequences of chronic gut microbiota depletion during adulthood in the rat

Gut microbiota colonization is a key event for host physiology that occurs early in life. Disruption of this process leads to altered brain development which ultimately manifests as changes in brain function and behaviour in adulthood. Studies using germ-free mice highlight the extreme impact on brain health that results from life without commensal microbes, however the impact of microbiota disturbances occurring in adulthood is less studied. To this end, we depleted the gut microbiota of 10-week-old male Sprague Dawley rats via chronic antibiotic treatment. Following this marked, sustained depletion of the gut bacteria, we investigated behavioural and molecular hallmarks of gut-brain communication. Our results reveal that depletion of the gut microbiota during adulthood results in deficits in spatial memory as tested by Morris water maze, increased visceral sensitivity and a greater display of depressive-like behaviours in the forced swim test. In tandem with these clear behavioural alterations we found change in altered CNS serotonin concentration along with changes in the mRNA levels of corticotrophin releasing hormone receptor 1 and glucocorticoid receptor. Additionally, we found changes in the expression of BDNF, a hallmark of altered microbiota-gut-brain axis signaling. In summary, this model of antibiotic-induced depletion of the gut microbiota can be used for future studies interested in the impact of the gut microbiota on host health without the confounding developmental influence of early-life microbial alterations.