Methylation at the CpG island shore region upregulates Nr3c1 promoter activity after early-life stress

Early-life stress (ELS) induces long-lasting changes in gene expression conferring an increased risk for the development of stress-related mental disorders. Glucocorticoid receptors (GR) mediate the negative feedback actions of glucocorticoids (GC) in the paraventricular nucleus (PVN) of the hypothalamus and anterior pituitary and therefore play a key role in the regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis and the endocrine response to stress. We here show that ELS programs the expression of the GR gene (Nr3c1) by site-specific hypermethylation at the CpG island (CGI) shore in hypothalamic neurons that produce corticotropin-releasing hormone (Crh), thus preventing Crh upregulation under conditions of chronic stress. CpGs mapping to the Nr3c1 CGI shore region are dynamically regulated by ELS and underpin methylation-sensitive control of this region's insulation-like function via Ying Yang 1 (YY1) binding. Our results provide new insight into how a genomic element integrates experience-dependent epigenetic programming of the composite proximal Nr3c1 promoter, and assigns an insulating role to the CGI shore.

Relatório de atividade profissional

Relatório de atividade profissional de mestrado em Ciências - Formação Contínua de Professores (área de especialização em Biologia e Geologia)

Infants’ behavioral and physiological profile and mother–infant interaction

This study aims to (a) identify and profile groups of infants according to their behavioral and physiological characteristics, considering their neurobehavioral organization, social withdrawal behavior, and endocrine reactivity to stress, and to (b) analyze group differences in the quality of mother–infant interaction. Ninety seven 8-week-old infants were examined using the Neonatal Behavioral Assessment Scale and the Alarm Distress Baby Scale. Cortisol levels were measured both before and after routine inoculation between 8 and 12 weeks. At 12 to 16 weeks mother–infant interaction was assessed using the Global Rating Scales of Mother–Infant Interaction. Three groups of infants were identified: (a) ‘‘withdrawn’’; (b) ‘‘extroverted’’; (c) ‘‘underaroused.’’ Differences between them were found regarding both infant and mother behaviors in the interaction and the overall quality of mother–infant interaction. The identification of behavioral and physiological profiles in infants is an important step in the study of developmental pathways.

Efficacy of ivermectin against the bloodsucking insect, Rhodnius prolixus (Hemiptera, Triatominae)

Ivermectin (0.2 mg/kg body weight) caused a high mortality in nymphs and adults of Rhodnius prolixus following a single meal in mice sub-cutaneously injected with the drug. This effect was more evident in nymphs of 1st-and 2nd-instar than in older nymphs and adults. Third-instar nymphs presented a high mortality when fed on mice treated with ivermectin 24 and 48 hours previously, while mortality was significantly reduced in nymphs fed on mice treated 72 hours before. Surviving 3rd-instar nymphs did not molt. When adult females were fed once on mice treated for 24 hours with ivermectin there was a considerable reduction in egg production. This inhibition was not reversed by a second feeding on normal mice. We concluded that sub-lethal doses of ivermectin caused toxic effects interfering in the neuro-endocrine control of development and reproduction of this bloodsucking insect.

Regulatory RNA binding molecules : implication for diabetes pathogenesis

Le glucose est notre principale source d'énergie. Après un repas, le taux de glucose dans le sang (glycémie) augmente, ce qui entraine la sécrétion d'insuline. L'insuline est une hormone synthétisée au niveau du pancréas par des cellules dites bêta. Elle agit sur différents organes tels que les muscles, le foie ou le tissu adipeux, induisant ainsi le stockage du glucose en vue d'une utilisation future.¦Le diabète est une maladie caractérisée par un taux élevé de glucose dans le sang (hyperglycémie), résultant d'une incapacité de notre corps à utiliser ou à produire suffisamment d'insuline. A long terme, cette hyperglycémie entraîne une détérioration du système cardio-vasculaire ainsi que de nombreuses complications. On distingue principalement deux type de diabète : le diabète de type 1 et le diabète de type 2, le plus fréquent (environ 90% des cas). Bien que ces deux maladies diffèrent sur beaucoup de points, elles partagent quelques similitudes. D'une part, on décèle une diminution de la quantité de cellules bêta. Cette diminution est cependant partielle dans le cas d'un diabète de type 2, et totale dans celui d'un diabète de type 1. D'autre part, la présence dans la circulation de médiateurs de l'inflammation nommés cytokines est décelée aussi bien chez les patients de type 1 que de type 2. Les cytokines sont sécrétées lors d'une inflammation. Elles servent de moyen de communication entre les différents acteurs de l'inflammation et ont pour certaines un effet néfaste sur la survie des cellules bêta.¦L'objectif principal de ma thèse a été d'étudier en détail l'effet de petites molécules régulatrices de l'expression génique, appelées microARNs. Basé sur le fait que de nombreuses publications ont démontré que les microARNs étaient impliqués dans différentes maladies telles que le cancer, j'ai émis l'hypothèse qu'ils pouvaient également jouer un rôle important dans le développement du diabète.¦Nous avons commencé par mettre des cellules bêta en culture en présence de cytokines, imitant ainsi un environnement inflammatoire. Nous avons pu de ce fait identifier les microARNs dont les niveaux d'expression étaient modifiés. A l'aide de méthodes biochimiques, nous avons ensuite observé que la modulation de certains microARNs par les cytokines avaient des effets néfastes sur la cellule bêta : sur sa production et sa sécrétion d'insuline, ainsi que sur sa mort (apoptose). Nous avons en conséquence pu démontrer que ces petites molécules avaient un rôle important à jouer dans le dysfonctionnement des cellules bêta induit par les cytokines, aboutissant au développement du diabète.¦-¦La cellule bêta pancréatique est une cellule endocrine présente dans les îlots de Langerhans, dans le pancréas. L'insuline, une hormone sécrétée par ces cellules, joue un rôle essentiel dans la régulation de la glycémie. Le diabète se développe si le taux d'insuline relâché par les cellules bêta n'est pas suffisant pour couvrir les besoins métaboliques corporels. Le diabète de type 1, qui représente environ 5 à 10% des cas, est une maladie auto-immune qui se caractérise par une réaction inflammatoire déclenchée par notre système immunitaire envers les cellules bêta. La conséquence de cette attaque est une disparition progressive des cellules bêta. Le diabète de type 2 est, quant à lui, largement plus répandu puisqu'il représente environ 90% des cas. Des facteurs à la fois génétiques et environnementaux sont responsables d'une diminution de la sensibilité des tissus métabolisant l'insuline, ainsi que d'une réduction de la sécrétion de l'insuline par les cellules bêta, ce qui a pour conséquence le développement de la maladie. Malgré les différences entre ces deux types de diabète, ils ont pour points communs la présence d'infiltrat immunitaire et la diminution de l'état fonctionnel des cellules bêta.¦Une meilleure compréhension des mécanismes aboutissant à l'altération de la cellule bêta est primordiale, avant de pouvoir développer de nouvelles stratégies thérapeutiques capables de guérir cette maladie. Durant ma thèse, j'ai donc étudié l'implication de petites molécules d'ARN, régulatrices de l'expression génique, appelées microARNs, dans les conditions physiopathologiques qui aboutissent au développement du diabète. J'ai débuté mon étude par l'identification de microARNs dont le niveau d'expression était modifié lorsque les cellules bêta étaient exposées à des conditions favorisant à la fois le développement du diabète de type 1 (cytokines) et celui du diabète de type 2 (palmitate). Nous avons découvert qu'une modification de l'expression des miR-21, -34a et -146a était commune aux deux traitements. Ces changements d'expressions ont également été confirmés dans deux modèles animaux : les souris NOD qui développent un diabète s'apparentant au diabète de type 1 et les souris db/db qui développent plutôt un diabète de type 2. Puis, à l'aide de puces à ADN, nous avons comparé l'expression de microARNs chez des souris NOD pré-diabétiques. Nous avons alors retrouvé des changements au niveau de l'expression des mêmes microARNs mais également au niveau d'une famille de microARNs : les miR-29a, -29b et -29c. De manière artificielle, nous avons ensuite surexprimé ou inhibé en conditions physiopathologiques l'expression de tous ces microARNs et nous nous sommes intéressés à l'impact d'un tel changement sur différentes fonctions de la cellule bêta comme la synthèse et la sécrétion d'insulinè ainsi que leur survie. Nous avons ainsi pu démontrer que les miR-21, -34a, -29a, -29b, -29c avaient un effet délétère sur la sécrétion d'insuline et que la surexpression de tous ces microARNs (excepté le miR-21) favorisait la mort. Finalement, nous avons démontré que la plupart de ces microARNs étaient impliqués dans la régulation d'importantes voies de signalisation responsables de l'apoptose des cellules bêta telles que les voies de NFKB, BCL2 ou encore JNK.¦Par conséquent, nos résultats démontrent que les microARNs ont un rôle important à jouer dans le dysfonctionnement des cellules bêta lors de la mise en place du diabète.

The role of the hypothalamic kisspeptin/GPR54 system in the control of GnRH neurons

Summary : The hypothalamus represents less than 1 % of the total volume of the brain tissue, yet it plays a crucial role in endocrine regulations. Puberty is defined as a process leading to physical, sexual and psychosocial maturation. The hypothalamus is central to this process, via the activation of GnRH neurons. Pulsatile GnRH secretion, minimal during childhood, increases with the onset of puberty. The primary function of GnRH is to regulate the growth, development and function of testes in boys and ovaries in girls, by stimulating the pituitary gland secretion of luteinizing hormone (LH) and follicle-stimulating hormone (FSH). Several factors contribute to the timing of puberty, including sex and ethnicity, genetics, dietary intake and energy expenditure. Kisspeptins constitute a family of small peptides arising from the proteolytic cleavage of metastin, a peptide with 54 amino acids initially purified from human placenta. These kisspeptins were the subject of much attention following their discovery because of their antimetastatic properties, but it was more recently that their determining role in the reproductive function was demonstrated. It was shown that kisspeptins are ligands of a receptor, GPR54, whose natural inactivating mutation in humans, or knockout in the mouse, lead to infertility. GnRH neurons play a pivotal role in the central regulation of fertility. Kisspeptin greatly increases GnRH release and GnRH neuron firing activity, but the neurobiological mechanisms for these actions are unknown. Gprotein-coupled receptor 54, the receptor for kisspeptin, is expressed by GnRH neurons as well as other hypothalamic neurons, suggesting that both direct and indirect effects are possible. In the first part of my thesis, we investigated a possible connection between the acceleration of sexual development induced by leptin and hypothalamic metastin neurons. However, the data generated by our preliminary experiments confirmed that the commercially available antibodies are non-specific. This finding constituted a major drawback for our studies, which relied heavily upon the neuroanatomical study of the hypothalamic metastinergic pathways to elucidate their sensitivity to exogenous leptin. Therefore, we decided to postpone any further in vivo experiment until a better antibody becomes available, and focused on in vitro studies to better understand the mechanisms of action of kisspeptins in the modulation of the activity of GnRH neurons. We used two GnRH-expressing neuronal cell lines to investigate the cellular and molecular mechanisms of action of metastin in GnRH neurons. We demonstrated that kisspeptin induces an early activation of the MAP kinase intracellular signaling pathway in both cell lines, whereas the SAP/JNK or the Akt pathways were unaffected. Moreover, we found an increase in GnRH mRNA levels after 6h of metastin stimulation. Thus, we can conclude that kisspeptin regulates GnRH neurons both at the secretion and the gene expression levels. The MAPK pathway is the major pathway activated by metastin in GnRH expressing neurons. Taken together, these data provide the first mechanism of action of kisspeptin on GnRH neurons. Résumé : L'hypothalamus est une zone située au centre du cerveau, dont il représente moins de 1 du volume total. La puberté est la période de transition entre l'enfance et l'age adulte, qui s'accompagne de transformations somatiques, psychologiques, métaboliques et hormonales conduisant à la possibilité de procréer. La fonction principale de la GnRH est la régulation de la croissance, du développement et de la fonction des testicules chez les hommes, et des ovaires chez les femmes en stimulant la sécrétion de l'hormone lutéinisante (LH) et de l'hormone folliculostimulante (FSH) par la glande hypophysaire. Plusieurs facteurs contribuent au déclanchement de la puberté, y compris le sexe et l'appartenance ethnique, la génétique, l'apport alimentaire et la dépense énergétique. Les Kisspeptines constituent une famille de peptides résultant de la dissociation proteolytique de la métastine, un peptide de 54 acides aminés initialement purifié à partir de placenta humain. Ces kisspeptines ont fait l'objet de beaucoup d'attention à la suite de leur découverte en raison de leurs propriétés anti-metastatiques, et c'est plus récemment que leur rôle déterminant dans la fonction reproductive a été démontré. Les kisspeptines sont des ligands du récepteur GPR54, dont la mutation inactivatrice chez l'homme, ou le knockout chez la souris, conduisent à l'infertilité par hypogonadisme hypogonadotrope. Les neurones à GnRH jouent un rôle central dans le règlement des fonctions reproductrices et la kisspeptine stimule l'activité des neurones à GnRH et la libération de GnRH par ces neurones. Toutefois, les mécanismes neurobiologiques de ces actions ne sont pas connus. Dans la première partie de ma thèse, nous avons étudié le lien potentiel entre l'accélération du développement sexuel induite par la leptine et les neurones hypothalamiques à metastine. Les données générées dans cette première série d'expériences ont malheureusement confirmé que les anticorps anti-metastine disponibles dans le commerce sont aspécifiques. Ceci a constitué un inconvénient majeur pour nos études, qui devaient fortement s'appuyer sur l' étude neuroanatomique des neurones hypothalamiques à metastine pour évaluer leur sensibilité à la leptine exogène. Nous avons donc décidé de focaliser nos travaux sur une étude in vitro des mécanismes d'action de la kisspeptine pour moduler l'activité des neurones à GnRH. Nous avons utilisé deux lignées de cellules neuronales exprimant la GnRH pour étudier les mécanismes d'action cellulaires et moléculaires de la metastine dans des neurones. Nous avons ainsi pu démontrer que la kisspeptine induit une activation précoce de la voie f de signalisation de la MAP kinase dans les deux lignées cellulaires, alors que nous n'avons observé aucune activation de la voie de signalisation de la P13 Kinase et de la SAP/JNK. Nous avons en outre démontré une augmentation de l'expression de la GnRH par la stimulation avec la Kisspeptine. L'ensemble de ces données contribue à élucider le mécanisme d'action avec lequel la kisspeptine agit dans les neurones à GnRH, en démontrant un effet sur l'expression génique de la GnRH. Nous pouvons également conclure que la voie de la MAPK est la voie principale activée par la metastine dans les neurones exprimant la GnRH.

Midgut of Lepidopteran pupae is a major depot of sequestered, mobilizable, ecdysteroids

Extirpation of endocrine organs - a classic maneuver in hormonal research - has been difficult or impossible in the case of the prothoracic glands (PG) of insects. In larval and pupal Lepidoptera the glands are virtually inaccessible unless one sacrifices the insect. Even then, the PG are not easy to remove in their entirety. Consequently, in order to obtain viable preparations lacking PG, one costomarily makes use of abdomens isolated by litigation or surgery.

Cancer du sein chez la jeune femme: traitements adjuvants et désir de grossesse [Breast cancer in young women: adjuvant therapy and fertility]

Prognosis of breast cancer women has been dramatically improved by the adjuvant therapies. As the vast majority of patients are cured, the importance of long-term quality of life is growing. The question of the maternity is an essential concern for the young women who have to receive chemotherapy or several years of endocrine therapy. This problem is often underestimated and may lead to emotional distress, depression or anxiety. A regional multidisciplinary working group was set up in order to offer optimal information about fertility and cancer as to propose specific therapeutic reproduction options, when applicable. Specificity of the young patients' breast cancer, the treatment approaches and their impact on fertility are discussed in this paper.

Atrial natriuretic peptides: reproducibility of renal effects and response of liver blood flow.

To assess the variability of the response to exogenous atrial natriuretic peptide (ANP), it was infused at the rate of 1 microgram/min for 2 h in 6 salt-loaded normal volunteers under controlled conditions on 2 occasions at an interval of 1 week. The effect on solute excretion and the haemodynamic and endocrine actions were highly reproducible. The constant ANP infusion caused a delayed and prolonged excretion of sodium, chloride and calcium, no change in potassium or phosphate excretion or in glomerular filtration rate but a marked decrease in renal plasma flow. Blood pressure, heart rate and the plasma levels of angiotensin II, aldosterone, arginine vasopressin and plasma renin activity were unaltered. The effect of a 2-h infusion of ANP 0.5 microgram/min or its vehicle on apparent hepatic blood flow (HBF) was also studied in 14 normal volunteers by measuring the indocyanine green clearance. A 21% decrease in HBF was observed in subjects who received the ANP infusion (p less than 0.01 vs vehicle). Thus, ANP infused at a dose that did not lower blood pressure decreased both renal and liver blood flow in normotensive volunteers. The renal and endocrine responses to ANP were reproducible over a 1-week interval.

Coloration signals the ability to cope with elevated stress hormones: effects of corticosterone on growth of barn owls are associated with melanism.

Stressful situations during development can shape the phenotype for life by provoking a trade-off between development and survival. Stress hormones, mainly glucocorticoids, play an important orchestrating role in this trade-off. Hence, how stress sensitive an animal is critically determines the phenotype and ultimately fitness. In several species, darker eumelanic individuals are less sensitive to stressful conditions than less eumelanic conspecifics, which may be due to the pleiotropic effects of genes affecting both coloration and physiological traits. We experimentally tested whether the degree of melanin-based coloration is associated with the sensitivity to an endocrine response to stressful situations in the barn owl. We artificially administered the mediator of a hormonal stress response, corticosterone, to nestlings to examine the prediction that corticosterone-induced reduction in growth rate is more pronounced in light eumelanic nestlings than in darker nest mates. To examine whether such an effect may be genetically determined, we swapped hatchlings between randomly chosen pairs of nests. We first showed that corticosterone affects growth and, thus, shapes the phenotype. Second, we found that under corticosterone administration, nestlings with large black spots grew better than nestlings with small black spots. As in the barn owl the expression of eumelanin-based coloration is heritable and not sensitive to environmental conditions, it is therefore a reliable, genetically based sign of the ability to cope with an increase in blood corticosterone level.

ESPEN endorsed recommendations: nutritional therapy in major burns.

BACKGROUND & AIMS: Nutrition therapy is a cornerstone of burn care from the early resuscitation phase until the end of rehabilitation. While several aspects of nutrition therapy are similar in major burns and other critical care conditions, the patho-physiology of burn injury with its major endocrine, inflammatory, metabolic and immune alterations requires some specific nutritional interventions. The present text developed by the French speaking societies, is updated to provide evidenced-based recommendations for clinical practice. METHODS: A group of burn specialists used the GRADE methodology (Grade of Recommendation, Assessment, Development and Evaluation) to evaluate human burn clinical trials between 1979 and 2011. The resulting recommendations, strong suggestions or suggestions were then rated by the non-burn specialized experts according to their agreement (strong, moderate or weak). RESULTS: Eight major recommendations were made. Strong recommendations were made regarding, 1) early enteral feeding, 2) the elevated protein requirements (1.5-2 g/kg in adults, 3 g/kg in children), 3) the limitation of glucose delivery to a maximum of 55% of energy and 5 mg/kg/h associated with moderate blood glucose (target ≤ 8 mmol/l) control by means of continuous infusion, 4) to associated trace element and vitamin substitution early on, and 5) to use non-nutritional strategies to attenuate hypermetabolism by pharmacological (propranolol, oxandrolone) and physical tools (early surgery and thermo-neutral room) during the first weeks after injury. Suggestion were made in absence of indirect calorimetry, to use of the Toronto equation (Schoffield in children) for energy requirement determination (risk of overfeeding), and to maintain fat administration ≤ 30% of total energy delivery. CONCLUSION: The nutritional therapy in major burns has evidence-based specificities that contribute to improve clinical outcome.

Klotho coreceptors inhibit signaling by paracrine fibroblast growth factor 8 subfamily ligands.

It has been recently established that Klotho coreceptors associate with fibroblast growth factor (FGF) receptor tyrosine kinases (FGFRs) to enable signaling by endocrine-acting FGFs. However, the molecular interactions leading to FGF-FGFR-Klotho ternary complex formation remain incompletely understood. Here, we show that in contrast to αKlotho, βKlotho binds its cognate endocrine FGF ligand (FGF19 or FGF21) and FGFR independently through two distinct binding sites. FGF19 and FGF21 use their respective C-terminal tails to bind to a common binding site on βKlotho. Importantly, we also show that Klotho coreceptors engage a conserved hydrophobic groove in the immunoglobulin-like domain III (D3) of the "c" splice isoform of FGFR. Intriguingly, this hydrophobic groove is also used by ligands of the paracrine-acting FGF8 subfamily for receptor binding. Based on this binding site overlap, we conclude that while Klotho coreceptors enhance binding affinity of FGFR for endocrine FGFs, they actively suppress binding of FGF8 subfamily ligands to FGFR.

Endogenous steroid profiling in the athlete biological passport.

The Athlete Biological Passport (ABP) is an individual electronic document that collects data regarding a specific athlete that is useful in differentiating between natural physiologic variations of selected biomarkers and deviations caused by artificial manipulations. A subsidiary of the endocrine module of the ABP, that which here is called Athlete Steroidal Passport (ASP), collects data on markers of an altered metabolism of endogenous steroidal hormones measured in urine samples. The ASP aims to identify not only doping with anabolic-androgenic steroids, but also most indirect steroid doping strategies such as doping with estrogen receptor antagonists and aromatase inhibitors. Development of specific markers of steroid doping, use of the athlete's previous measurements to define individual limits, with the athlete becoming his or her own reference, the inclusion of heterogeneous factors such as the UDPglucuronosyltransferase B17 genotype of the athlete, the knowledge of potentially confounding effects such as heavy alcohol consumption, the development of an external quality control system to control analytical uncertainty, and finally the use of Bayesian inferential methods to evaluate the value of indirect evidence have made the ASP a valuable alternative to deter steroid doping in elite sports. The ASP can be used to target athletes for gas chromatography/combustion/ isotope ratio mass spectrometry (GC/C/IRMS) testing, to withdraw temporarily the athlete from competing when an abnormality has been detected, and ultimately to lead to an antidoping infraction if that abnormality cannot be explained by a medical condition. Although the ASP has been developed primarily to ensure fairness in elite sports, its application in endocrinology for clinical purposes is straightforward in an evidence-based medicine paradigm.