Protective effect of maternal prenatal melatonin administration on rat pups born to mothers submitted to constant light during gestation

We studied the effects of adverse conditions such as constant light (LL) on the circadian rhythm of malate (MDH, EC 1.1.1.37) and lactate (LDH, EC 1.1.1.27) dehydrogenase activities of the testes of male Wistar rats on postnatal day 28 (PN28), anxiety-like behavior (elevated plus-maze test) at PN60 and sexual behavior at PN120. The rats were assigned to mother groups on day 10 of pregnancy: control (12-h light/dark), LL (light from day 10 to 21 of pregnancy), and LL+Mel (LL and sc injection to the mothers of a daily dose of melatonin, 1 mg/kg body weight at circadian time 12, from day 17 to 21 of pregnancy). LL offspring did not show circadian rhythms of MDH (N = 62) and LDH (N = 63) activities (cosinor and ANOVA-LSD Fisher). They presented a 44.7% decrease in open-arm entries and a 67.9% decrease in time (plus-maze test, N = 15, P < 0.001, Mann-Whitney U-test and Kruskal-Wallis test), an increase in mounting (94.4%), intromission (94.5%) and ejaculation (56.6%) latencies (N = 12, P < 0.01, Mann-Whitney U-test and Kruskal-Wallis test) and lower numbers of these events (61, 59 and 73%, respectively; P < 0.01, N = 12) compared to controls. The offspring of the LL+Mel group presented MDH and LDH circadian rhythms (P < 0.05, N = 50, cosinor and ANOVA-LSD Fisher), anxiety-like and sexual behaviors similar to control. These findings supported the importance of the melatonin signal and provide evidence for the protective effects of hormones on maternal programming during gestation. This protective action of melatonin is probably related to its entrainment capacity, favoring internal coupling of the fetal multioscillatory system.

Lack of tolerance for the anti-dyskinetic effects of 7-nitroindazole, a neuronal nitric oxide synthase inhibitor, in rats

7-Nitroindazole (7-NI) inhibits neuronal nitric oxide synthase in vivo and reduces l-DOPA-induced dyskinesias in a rat model of parkinsonism. The aim of the present study was to determine if the anti-dyskinetic effect of 7-NI was subject to tolerance after repeated treatment and if this drug could interfere with the priming effect of l-DOPA. Adult male Wistar rats (200-250 g) with unilateral depletion of dopamine in the substantia nigra compacta were treated with l-DOPA (30 mg/kg) for 34 days. On the 1st day, 6 rats received ip saline and 6 received ip 7-NI (30 mg/kg) before l-DOPA. From the 2nd to the 26th day, all rats received l-DOPA daily and, from the 27th to the 34th day, they also received 7-NI before l-DOPA. Animals were evaluated before the drug and 1 h after l-DOPA using an abnormal involuntary movement scale and a stepping test. All rats had a similar initial motor deficit. 7-NI decreased abnormal involuntary movement induced by l-DOPA and the effect was maintained during the experiment before 7-NI, median (interquartile interval), day 26: 16.75 (15.88-17.00); day 28: 0.00 (0.00-9.63); day 29: 13.75 (2.25-15.50); day 30: 0.5 (0.00-6.25); day 31: 4.00 (0.00-7.13), and day 34: 0.5 (0.00-14.63), Friedman followed by Wilcoxon test,vs day 26, P < 0.05;. The response to l-DOPA alone was not modified by the use of 7-NI before the first administration of the drug (l-DOPA vs time interaction, F1,10 = 1.5, NS). The data suggest that tolerance to the anti-dyskinetic effects of a neuronal nitric oxide synthase inhibitor does not develop over a short-term period of repeated administration. These observations open a possible new therapeutic approach to motor complications of chronic l-DOPA therapy in patients with Parkinson’s disease.

Plasma concentrations and placental immunostaining of interleukin-10 and tumornecrosis factor-α as predictors of alterations in the embryo-fetal organism and the placental development of diabetic rats

Interleukin-10 (IL-10) appears to be the key cytokine for the maintenance of pregnancy and inhibits the secretion of inflammatory cytokines such as tumor necrosis factor-α (TNF-α). However, there are no studies evaluating the profile of these cytokines in diabetic rat models. Thus, our aim was to analyze IL-10 and TNF-α immunostaining in placental tissue and their respective concentrations in maternal plasma during pregnancy in diabetic rats in order to determine whether these cytokines can be used as predictors of alterations in the embryo-fetal organism and in placental development. These parameters were evaluated in non-diabetic (control; N = 15) and Wistar rats with streptozotocin (STZ)-induced diabetes (N = 15). At term, the dams (100 days of life) were killed under anesthesia and plasma and placental samples were collected for IL-10 and TNF-α determinations by ELISA and immunohistochemistry, respectively. The reproductive performance was analyzed. Plasma IL-10 concentrations were reduced in STZ rats compared to controls (7.6 ± 4.5 vs 20.9 ± 8.1 pg/mL). The placental scores of immunostaining intensity did not differ between groups (P > 0.05). Prevalence analysis showed that the IL-10 expression followed TNF-α expression, showing a balance between them. STZ rats also presented impaired reproductive performance and reduced plasma IL-10 levels related to damage during early embryonic development. However, the increased placental IL-10 as a compensatory mechanism for the deficit of maternal regulation permitted embryo development. Therefore, the data suggest that IL-10 can be used as a predictor of changes in the embryo-fetal organism and in placental development in pregnant diabetic rats.

Markers of insulin resistance and sedentary lifestyle are predictors of preeclampsia in women with adverse obstetric results

Some thrombophilias and severe preeclampsia may increase the risk for preterm deliveries and fetal death due to placental insufficiency. Our objective was to evaluate clinical and laboratory data as predictors of preeclampsia in a population of mothers with 3rd trimester fetal losses or preterm deliveries. In a longitudinal retrospective study, 54 consecutive women (age range: 16 to 39 years) with normotensive pregnancies were compared to 79 consecutive women with preeclampsia (age range: 16 to 43 years). Weight accrual rate (WAR) was arbitrarily defined as weight gain from age 18 years to the beginning of pregnancy divided by elapsed years. Independent predictors of preeclampsia were past history of oligomenorrhea, WAR >0.8 kg/years, pre-pregnancy or 1st trimester triglyceridemia >150 mg/dL, and elevated acanthosis nigricans in the neck. In a multivariate logistic regression model, two or more predictors conferred an odds ratio of 15 (95%CI [5.9-37]; P < 0.001) to develop preeclampsia (85% specificity, 73% sensitivity, c-statistic of 81 ± 4%; P < 0.0001). Clinical markers related to insulin resistance and sedentary lifestyles are strong independent predictors of preeclampsia in mothers with 3rd trimester fetal losses or preterm deliveries due to placental insufficiency. Women at risk for preeclampsia in this particular population might benefit from measures focused on overcoming insulin resistance.

Plasma levels and placental expression of vaspin in pregnant women with diabetes mellitus

The present study aimed to investigate visceral adipose tissue-specific serpin (vaspin) concentrations in serum and term placentas and relate these values to insulin resistance and lipid parameters in women with gestational diabetes mellitus (GDM). A total of 30 GDM subjects and 27 age-matched pregnant women with normal glucose tolerance (NGT, control) were included. Serum glucose, glycated hemoglobin (HbA1c), lipid profile, insulin, and vaspin were measured at the end of pregnancy, and homeostasis model of assessment-insulin resistance (HOMA-IR) values were calculated. Vaspin mRNA and protein levels in placentas were measured by real-time fluorescence quantitative reverse transcription polymerase chain reaction (RT-qPCR) and Western blotting, respectively. Serum vaspin levels were significantly lower in the GDM group than in controls (0.49±0.24 vs 0.83±0.27 ng/mL, respectively; P<0.01). Three days after delivery, serum vaspin levels were significantly decreased in subjects with GDM (0.36±0.13 vs0.49±0.24 ng/mL, P<0.01). However, in the GDM group, serum vaspin levels were not correlated with the parameters evaluated. In contrast, in the control group, serum vaspin levels were positively correlated with triglycerides (TG; r=0.45, P=0.02) and very low-density lipoprotein cholesterol (VLDL-C; r=0.42, P=0.03). Placental mRNA vaspin (0.60±0.32 vs0.68±0.32, P=0.46) and protein (0.30±0.08 vs0.39±0.26; P=0.33) levels in the GDM group did not differ significantly from those in the control group, but were negatively correlated with neonatal birth weight in the GDM group (r=-0.48, P=0.03; r=-0.88; P<0.01). Our findings indicated that vaspin may be an important adipokine involved in carbohydrate and lipid metabolism and may also play a role in fetal development.

Gene expression of estrogen and oxytocin receptors in the uterus of pregnant and parturient bitches

In the canine species, the precise mechanisms of pregnancy maintenance and the initiation of parturition are not completely understood. The expression of genes encoding the receptors for estrogen (ERα mRNA) and oxytocin (OTR mRNA) was studied in the endometrium and myometrium during pregnancy and parturition in dogs. Real-time PCR was performed to quantify the levels of ERα mRNA and OTR mRNA in the uterus of bitches during early (up to 20 days of gestation), mid (20 to 40 days) and late pregnancy (41 to 60 days), and parturition (first stage of labor). All tissues expressed ERα and OTR mRNA, and are thus possibly able to respond to eventual estrogen and oxytocin hormonal stimuli. No statistically significant differences in the expression of ERα mRNA were verified in the endometrium and myometrium throughout pregnancy and parturition, but expression of OTR mRNA increased at both parturition and late pregnancy. We concluded that the increase of endometrial and myometrial OTR mRNA expression in dogs is not an event dependent on estrogenic stimulation. Moreover, the contractility response of the canine uterus to oxytocin begins during pregnancy and maintains myometrial activity. The expression of OTR mRNA in canine uterine tissues varied over time, which supports an interpretation that the sensitivity and response to hormone therapy varies during the course of pregnancy and labor. Further studies are needed to elucidate the factors underlying the synthesis of uterine oxytocin receptors and the possible role of ERβ rather than ERα in the uterine tissues during pregnancy and parturition in dogs.

Asthma during Pregnancy

L’asthme est connu comme l’une des maladies chroniques les plus fréquentes chez la femme enceinte avec une prévalence de 4 à 8%. La prévalence élevée de l’asthme fait en sorte qu’on se préoccupe de l’impact de la grossesse sur l’asthme et de l’impact de l’asthme sur les issus de la grossesse. La littérature présente des résultats conflictuels concernant l’impact de l’asthme maternel sur les issus périnatales comme les naissances prématurées, les bébés de petit poids et les bébés de petit poids pour l’âge gestationnel (PPGA). De plus, les données scientifiques sont rares concernant l’impact de la sévérité et de la maîtrise de l’asthme durant la grossesse sur les issus périnatales. Donc, nous avons mené cinq études pour réaliser les objectifs suivants: 1. Le développement et la validation de deux indexes pour mesurer la sévérité et la maîtrise de l’asthme. 2. L’évaluation de l’impact du sexe du fœtus sur le risque d’exacerbation de l’asthme maternel et l’utilisation de médicaments antiasthmatiques durant la grossesse; 3. L’évaluation de l’impact de l’asthme maternel sur les issus périnatales; 4. L’évaluation de l’impact de la sévérité de l’asthme maternel durant la grossesse sur les issus périnatales; 5. L’évaluation de l’impact de la maîtrise de l’asthme maternel durant la grossesse sur les issus périnatales. Pour réaliser ces projets de recherche, nous avons travaillé avec une large cohorte de grossesse reconstruite à partir du croisement de trois banques de données administratives du Québec recouvrant la période entre 1990 et 2002. Pour les trois dernières études, nous avons utilisé un devis de cohorte à deux phases d’échantillonnage pour obtenir, à l’aide d’un questionnaire postal, des informations complémentaires qui ne se trouvaient pas dans les banques de données, comme la consommation de cigarettes et d’alcool pendant la grossesse. Nous n’avons trouvé aucune différence significative entre les mères de fétus féminins et de fétus masculins pour les exacerbations de l’asthme pendant la grossesse (aRR=1.02; IC 95%: 0.92 to 1.14). Par contre, nous avons trouvé que le risque de bébé PPGA (OR: 1.27, IC 95%: 1.14-1.41), de bébé de petit poids (OR: 1.41, IC 95%:1.22-1.63) et de naissance prématurée (OR: 1.64, IC 95%:1.46-1.83) était significativement plus élevés chez les femmes asthmatiques que chez les femmes non asthmatiques. De plus, nous avons démontré que le risque d’un bébé PPAG était significativement plus élevé chez les femmes avec un asthme sévère (OR:1.48, IC 95%: 1.15-1.91) et modéré (OR: 1.30, IC 95%:1.10-1.55) que chez les femmes qui avaient un asthme léger. Nous avons aussi observé que les femmes qui avaient un asthme bien maîtrisé durant la grossesse étaient significativement plus à risque d’avoir un bébé PPAG (OR:1.28, IC 95%: 1.15-1.43), un bébé de petit poids (OR: 1.42, IC 95%:1.22-1.66), et un bébé prématuré (OR: 1.63, IC 95%:1.46-1.83) que les femmes non asthmatiques. D’après nos résultats, toutes les femmes asthmatiques même celles qui ont un asthme bien maîtrisé doivent être suivies de près durant la grossesse car elles courent un risque plus élevé d’avoir des issus de grossesses défavorables pour leur nouveau-né.

Le remodelage cardiaque lors de la gestation chez la rate : implication du récepteur aux minéralocorticoïdes et altérations par un supplément sodique

La grossesse induit de profonds changements hémodynamiques et métaboliques de l’organisme maternel qui ont des conséquences sur le cœur. L’adaptation du cœur à cette condition physiologique nécessite un remodelage de sa structure et par conséquent des ajustements de sa fonction. Les mécanismes responsables de ces adaptations sont en grande partie inconnus. Cependant, ces connaissances sont essentielles pour la compréhension des complications cardiovasculaires, telle que l’hypertension gestationnelle (HG), qui constituent un risque pour la santé de la mère et du fœtus. Afin de caractériser les adaptations du cœur lors de la grossesse, l’originalité de notre approche expérimentale consistait à étudier le remodelage à l’échelle des cardiomyocytes du ventricule gauche. Ainsi, notre premier objectif était de déterminer les modifications structurales et fonctionnelles des cardiomyocytes chez la rate en vue d’identifier les altérations lors de l’HG. Chez les rates gestantes, le remodelage structural des cardiomyocytes se caractérise par une hypertrophie cellulaire avec une augmentation proportionnelle des dimensions. L’HG a été induite par un supplément sodique (0.9% NaCl) dans la diète. L’inadaptation structurale lors de l’HG se traduit par une diminution du volume cellulaire. L’étude des modifications fonctionnelles a révélé que lors de la gestation le fonctionnement contractile des cellules est dépendant de l’adaptation du métabolisme maternel. En effet, les substrats énergétiques, lactate et pyruvate, induisent une augmentation de la contractilité des cardiomyocytes. Cet effet est plus faible dans les cellules des rates hypertendues, ce qui suggère des anomalies du couplage excitation-contraction, dans lequel les courants calciques de type L (ICa-L) jouent un rôle important. Paradoxalement, le lactate et le pyruvate ont induit une augmentation de la densité des courants ICa-L seulement chez les rates hypertendues. Le récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) est connu pour son implication dans le remodelage structuro-fonctionnel du cœur dans les conditions pathologiques mais pas dans celui induit par la grossesse. Notre deuxième objectif était donc de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la morphologie et de la contractilité des cardiomyocytes. Des rates gestantes ont été traitées avec le canrénoate de potassium (20 mg/kg/jr), un antagoniste des RM. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche l’hypertrophie cellulaire. De plus, l’inhibition des RM bloque l’effet du lactate et du pyruvate sur la contractilité. Chez la femme, la grossesse est associée à des changements des propriétés électriques du cœur. Sur l’électrocardiogramme, l’intervalle QTc est plus long, témoignant de la prolongation de la repolarisation. Les mécanismes régulant cette adaptation restent encore inconnus. Ainsi, notre troisième objectif était de déterminer le rôle du RM dans l’adaptation de la repolarisation. Chez la rate gestante, l’intervalle QTc est prolongé ce qui est corroboré par la diminution des courants potassiques Ito et IK1. L’inhibition des RM pendant la gestation empêche la prolongation de l’intervalle QTc et la diminution des courants Ito. Les travaux exposés dans cette thèse apportent une vision plus précise du remodelage cardiaque induit par la grossesse, qui est permise par l’étude à l’échelle cellulaire. Nos résultats montrent que lors de la gestation et de l’HG les cardiomyocytes subissent des remodelages morphologiques contrastés. Notre étude a aussi révélé que lors de la gestation, la fonction contractile est tributaire des adaptations métaboliques et que cette relation est altérée lors de l’HG. Nos travaux montrent que la régulation de ces adaptations gestationnelles fait intervenir le RM au niveau de la morphologie, de la relation métabolisme/fonctionnement contractile et de la repolarisation. En faisant avancer les connaissances sur l’hypertrophie de la grossesse, ces travaux vont permettre d’améliorer la compréhension des complications cardiovasculaires gestationnelles.

Maternal nutrition and the risk of preeclampsia

La prééclampsie est responsable du quart des mortalités maternelles et est la deuxième cause de décès maternels associés à la grossesse au Canada et dans le monde. L’identification d’une stratégie efficace pour la prévention de la prééclampsie est une priorité et un défi primordial dans les milieux de recherche en obstétrique. Le rôle des éléments nutritifs dans le développement de la prééclampsie a récemment reçu davantage d’attention. Plusieurs études cliniques et épidémiologiques ont été menées pour déterminer les facteurs de risque alimentaires potentiels et examiner les effets d’une supplémentation nutritive dans le développement de troubles hypertensifs de la grossesse. Pour déterminer les effets de suppléments antioxydants pris pendant la grossesse sur le risque d’hypertension gestationnelle (HG) et de prééclampsie, un essai multicentrique contrôlé à double insu a été mené au Canada et au Mexique (An International Trial of Antioxidants in the Prevention of Preeclampsia – INTAPP). Les femmes, stratifiées par risque, étaient assignées au traitement expérimental quotidien (1 gramme de vitamine C et 400 UI de vitamine E) ou au placebo. En raison des effets secondaires potentiels, le recrutement pour l’essai a été arrêté avant que l’échantillon complet ait été constitué. Au total, 2640 femmes éligibles ont accepté d’être recrutées, dont 2363 (89.5%) furent incluses dans les analyses finales. Nous n’avons retrouvé aucune évidence qu’une supplémentation prénatale de vitamines C et E réduisait le risque d’HG et de ses effets secondaires (RR 0,99; IC 95% 0,78-1,26), HG (RR 1,04; IC 95% 0,89-1,22) et prééclampsie (RR 1,04; IC 95% 0,75-1,44). Toutefois, une analyse secondaire a révélé que les vitamines C et E augmentaient le risque de « perte fœtale ou de décès périnatal » (une mesure non spécifiée au préalable) ainsi qu’une rupture prématurée des membranes avant terme. Nous avons mené une étude de cohorte prospective chez les femmes enceintes recrutées dans l’INTAPP afin d’évaluer les relations entre le régime alimentaire maternel en début et fin de grossesse et le risque de prééclampsie et d’HG. Un questionnaire de fréquence alimentaire validé était administré deux fois pendant la grossesse (12-18 semaines, 32-34 semaines). Les analyses furent faites séparément pour les 1537 Canadiennes et les 799 Mexicaines en raison de l’hétérogénéité des régimes alimentaires des deux pays. Parmi les canadiennes, après ajustement pour l’indice de masse corporelle (IMC) précédant la grossesse, le groupe de traitement, le niveau de risque (élevé versus faible) et les autres facteurs de base, nous avons constaté une association significative entre un faible apport alimentaire (quartile inférieur) de potassium (OR 1,79; IC 95% 1,03-3,11) et de zinc (OR 1,90; IC 95% 1,07-3,39) et un risque augmenté de prééclampsie. Toujours chez les Canadiennes, le quartile inférieur de consommation d’acides gras polyinsaturés était associé à un risque augmenté d’HG (OR 1,49; IC 95% 1,09-2,02). Aucun des nutriments analysés n’affectait les risques d’HG ou de prééclampsie chez les Mexicaines. Nous avons entrepris une étude cas-témoins à l’intérieur de la cohorte de l’INTAPP pour établir le lien entre la concentration sérique de vitamines antioxydantes et le risque de prééclampsie. Un total de 115 cas de prééclampsie et 229 témoins ont été inclus. Les concentrations de vitamine E ont été mesurées de façon longitudinale à 12-18 semaines (avant la prise de suppléments), à 24-26 semaines et à 32-34 semaines de grossesse en utilisant la chromatographie liquide de haute performance. Lorsqu’examinée en tant que variable continue et après ajustement multivarié, une concentration de base élevée de gamma-tocophérol était associée à un risque augmenté de prééclampsie (quartile supérieur vs quartile inférieur à 24-26 semaines : OR 2,99, IC 95% 1,13-7,89; à 32-34 semaines : OR 4,37, IC 95% 1,35-14,15). Nous n’avons pas trouvé de lien entre les concentrations de alpha-tocophérol et le risque de prééclampsie. En résumé, nous n’avons pas trouvé d’effets de la supplémentation en vitamines C et E sur le risque de prééclampsie dans l’INTAPP. Nous avons toutefois trouvé, dans la cohorte canadienne, qu’une faible prise de potassium et de zinc, tel qu’estimée par les questionnaires de fréquence alimentaire, était associée à un risque augmenté de prééclampsie. Aussi, une plus grande concentration sérique de gamma-tocophérol pendant la grossesse était associée à un risque augmenté de prééclampsie.

Expression of steroidogenic proteins and genes in bovine placenta from conventional and somatic cell nuclear transfer (SCNT) gestations

Pendant la grossesse, les hormones stéroïdes jouent un rôle indispensable dans la régulation des principales manifestations physiologiques telles que la reconnaissance maternelle de la gestation, la réceptivité de l'endomètre, le début du développement embryonnaire ainsi que le maintien de la gestation. Cependant, on sait très peu sur la production de ces hormones et les principaux facteurs des voies intracellulaires impliqués dans le processus de stéroïdogenèse dans le placenta bovin pendant les stades initiaux et plus avancés de la gestation. Par ailleurs, certaines anomalies du placenta chez les bovins suite à une mauvaise production de stéroïdes n'ont pas encore été démontrées. Les objectifs de cette thèse étaient donc de : 1) déterminer la présence et la localisation des principales protéines stéroïdiennes dans le placenta de bovins provenant de gestations de 50 à 120 jours, 2) comparer l'expression placentaire d'une série de gènes et de protéines stéroïdiennes entre une gestation impliquant un transfert de noyaux de cellules somatiques (SCNT) et une gestation non-clonale; 3) étudier l'impact des hormones trophiques et des seconds messagers sur la stéroïdogenèse dans le placenta bovin à 140 +10 jours de gestation. L’utilisation de techniques d’immunohistochimie, d’immunobuvardage et de PCR quantitatif nous a permis d’évaluer la présence d'un large éventail de gènes stéroïdiens (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 et SCARB1) qui participent au transport du cholestérol et dans la production de différents types de stéroïdes. Dans cette thèse, nous avons démontré la capacité du placenta bovin d’initier la stéroïdogenèse au début de la gestation et nous avons également déterminé les principales cellules impliquées dans ce processus. Nous avons constaté que les tissus maternels expriment les principaux marqueurs de stéroïdogenèse suggérant une plus grande capacité stéroïdogénique que les tissus fœtaux. En outre, un modèle d'expression des protéines complémentaires stéroïdogéniques entre la caroncule et le cotylédon a été observé, indiquant que la stéroïdogenèse placentaire exige une communication cellule à cellule entre les cellules de la mère et du fœtus. Après avoir démontré les principales cellules impliquées dans la synthèse des hormones stéroïdiennes dans le placenta bovin en début de gestation, nous avons ensuite étudié les modifications possibles de la stéroïdogenèse dans les tissus SCNT cotylédonaires à 40 jours de gestation. Nous avons identifié d'importantes modifications dans l'expression des gènes STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1, et SULT1E1. Conséquemment, nous postulons que l'expression réduite des gènes stéroïdiens peut provoquer une insuffisance de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes, ce qui pourrait contribuer à un développement anormal du placenta et du fœtus dans les gestations SCNT à court ou long terme. Finalement, nous avons développé un modèle efficace de culture d’explants de placentome qui nous a permis d'explorer les mécanismes sous-jacents spécifiques à la stéroïdogenèse placentaire. Nous avons exploré l'effet stimulant des hormones trophiques et différents messagers secondaires sur l'expression de différentes protéines stéroïdogéniques ainsi que le taux de progestérone (P4) dans les explants de placentome. En utilisant les techniques de RIA et de PCR quantitatif, nous avons constaté que même si les analogues de l'hormone lutéinisante (hCG) ont un effet stimulant sur plusieurs gènes stéroïdiens, le calcium ionophore est le principal modulateur dans la synthèse de la P4. Ces résultats suggèrent que dans le placenta bovin, la synthèse de la P4 est modulée principalement par l'afflux de calcium intracellulaire, et apparemment les nucléotides cycliques ne semblent pas contrôler ce processus. En conclusion, cette étude contribue de manière significative à une meilleure compréhension des mécanismes d'entraînement de la synthèse des stéroïdes placentaires au début de la gestation et permet aussi d’apporter de nouveaux éclairages sur l'importance des stéroïdes placentaires dans la régulation du développement du placenta et du fœtus.

Morphological and functional characterization of placenta during gestation in bovine clones derived by somatic nuclear transfer

La technique de clonage par transfert nucléaire de cellules somatiques (SCNT) présente une page importante dans les annales scientifiques, mais son application pratique demeure incertaine dû à son faible taux de succès. Les anomalies placentaires et de développement fœtal se traduisent par des pertes importantes de gestation et des mortalités néonatales. Dans un premier temps, la présente étude a caractérisé les changements morphologiques des membranes fœtales durant la gestation clonée en les comparant à des gestations contrôles obtenues à partir de l’insémination artificielle. Les différentes anomalies morphologiques des placentomes telles que l’œdème chorioallantoique, la présence de zones hyperéchoiques et irrégulières dans la membrane amniotique et la présence de cellules inflammatoires dégénérées compromettent le développement fœtal normal de la gestation clonée. L’examen ultrasonographique représente une technique diagnostique importante pour faire le suivi d’une gestation et de caractériser les changements placentaires dans le cadre d’évaluation globale du bien-être fœtal. Le profil hormonal de trois stéroïdes (progestérone (P4), estrone sulfate (E1S), et œstradiol (E2)) et de la protéine B spécifique de gestation (PSPB) dans le sérum des vaches porteuses de clones SCNT a été déterminé et associé aux anomalies de gestations clonées. Une diminution de la P4 sérique au jour 80, une élévation du niveau de la concentration de la PSPB au jour 150, et une augmentation de la concentration d’E2 sérique durant le deuxième et troisième tiers de la gestation clonée coïncident avec les anomalies de gestation déjà reportées. Ces changements du profil hormonal associés aux anomalies phénotypiques du placenta compromettent le déroulement normal de la gestation clonée et gênent le développement et le bien-être fœtal. Sur la base des observations faites sur le placenta de gestation clonée, le mécanisme moléculaire pouvant expliquer la disparition de l’épithélium du placenta (l’interface entre le tissue maternel et le placenta) a été étudié. L’étude a identifié des changements dans l’expression de deux protéines d’adhérence (E-cadhérin et β-catenin) de cellules épithéliales pouvant être associées aux anomalies du placenta chez les gestations clonées. Le tissu de cotylédons provenant de gestations clonées et contrôles a été analysé par Western blot, RT-PCR quantitatif, et par immunohistochimie. Les résultats présentaient une diminution significative (p<0.05) de l’expression des dites protéines dans les cellules trophoblastiques chez les gestations clonées. Le RT-PCR quantitatif démontrait que les gènes CCND1, CLDN1 et MSX1 ciblés par la voie de signalisation de la Wnt/β-catenin étaient significativement sous exprimés. La diminution de l’expression des protéines E-cadherin et β-catenin avec une réduction de l’activation de la protéine β-catenin durant le période d’attachement de l’embryon peut potentiellement expliquer l’absence totale ou partielle de l’attachement des membranes fœtales au tissu maternel et éventuellement, l’insuffisance placentaire caractéristique des gestations clonées chez la vache. La caractérisation morphologique et fonctionnelle du placenta durant les gestations clonées à haut risque est essentielle pour évaluer le statut de la gestation. Les résultats de la présente étude permettront de prédire le développement et le bien-être fœtal de façon critique à travers un protocole standardisé et permettre des interventions médicales pour améliorer le taux de succès des gestations clonées chez les bovins.

Loss of noradrenaline transporter sites in frontal cortex of rats with acute (ischemic) liver failure.

There is increasing evidence that central noradrenaline (NA) transport mechanisms are implicated in the central nervous system complications of acute liver failure. In order to assess this possibility, binding sites for the high affinity NA transporter ligand [3H]-nisoxetine were measured by quantitative receptor autoradiography in the brains of rats with acute liver failure resulting from hepatic devascularization and in appropriate controls. In vivo microdialysis was used to measure extracellular brain concentrations of NA. Severe encephalopathy resulted in a significant loss of [3H]-nisoxetine sites in frontal cortex and a concomitant increase in extracellular brain concentrations of NA in rats with acute liver failure. A loss of transporter sites was also observed in thalamus of rats with acute liver failure. This loss of NA transporter sites could result from depletion of central NA stores due to a reserpine-like effect of ammonia which is known to accumulate to millimolar concentrations in brain in ischemic liver failure. Impaired NA transport and the consequent increase in synaptic concentrations and increased stimulation of neuronal and astrocytic noradrenergic receptors could be implicated in the pathogenesis of the encephalopathy and brain edema characteristic of acute liver failure.

Decreased glutamate transporter (GLT-1) expression in frontal cortex of rats with acute liver failure.

It has been suggested that reduced astrocytic uptake of neuronally released glutamate contributes to the pathogenesis of hepatic encephalopathy in acute liver failure. In order to further address this issue, the recently cloned and sequenced astrocytic glutamate transporter GLT-1 was studied in brain preparations from rats with ischemic liver failure induced by portacaval anastomosis followed 24 h later by hepatic artery ligation and from appropriate sham-operated controls. GLT-1 expression was studied using reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR). Expression of GLT-1 transcript was significantly decreased in frontal cortex at coma stages of acute liver failure. Western blotting using a polyclonal antibody to GLT-1 revealed a concomitant decrease in expression of transporter protein in the brains of rats with acute liver failure. Reduced capacity of astrocytes to reuptake neuronally released glutamate, resulting from a GLT-1 transporter deficit and the consequently compromised neuron-astrocytic trafficking of glutamate could contribute to the pathogenesis of hepatic encephalopathy and brain edema, two major complications of acute liver failure.

Effects of hypothermia on brain glucose metabolism in acute liver failure: a H/C-nuclear magnetic resonance study.

Mild hypothermia has a protective effect on brain edema and encephalopathy in both experimental and human acute liver failure. The goals of the present study were to examine the effects of mild hypothermia (35°C) on brain metabolic pathways using combined 1H and 13C-Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy, a technique which allows the study not only of metabolite concentrations but also their de novo synthesis via cell-specific pathways in the brain. :1H and 13C NMR spectroscopy using [1-13C] glucose was performed on extracts of frontal cortex obtained from groups of rats with acute liver failure induced by hepatic devascularization whose body temperature was maintained either at 37°C (normothermic) or 35°C (hypothermic), and appropriate sham-operated controls. At coma stages of encephalopathy in the normothermic acute liver failure animals, glutamine concentrations in frontal cortex increased 3.5-fold compared to sham-operated controls (P < 0.001). Comparable increases of brain glutamine were observed in hypothermic animals despite the absence of severe encephalopathy (coma). Brain glutamate and aspartate concentrations were respectively decreased to 60.9% ± 7.7% and 42.2% ± 5.9% (P < 0.01) in normothermic animals with acute liver failure compared to control and were restored to normal values by mild hypothermia. Concentrations of lactate and alanine in frontal cortex were increased to 169.2% ± 15.6% and 267.3% ± 34.0% (P < 0.01) respectively in normothermic rats compared to controls. Furthermore, de novo synthesis of lactate and alanine increased to 446.5% ± 48.7% and 707.9% ± 65.7% (P < 0.001), of control respectively, resulting in increased fractional 13C-enrichments in these cytosolic metabolites. Again, these changes of lactate and alanine concentrations were prevented by mild hypothermia. Mild hypothermia (35°C) prevents the encephalopathy and brain edema resulting from hepatic devascularization, selectively normalizes lactate and alanine synthesis from glucose, and prevents the impairment of oxidative metabolism associated with this model of ALF, but has no significant effect on brain glutamine. These findings suggest that a deficit in brain glucose metabolism rather than glutamine accumulation is the major cause of the cerebral complications of acute liver failure.

Mild hypothermia prevents brain edema and attenuates up-regulation of the astrocytic benzodiazepine receptor in experimental acute liver failure.

BACKGROUND/AIMS: Mild hypothermia has proven useful in the clinical management of patients with acute liver failure. Acute liver failure in experimental animals results in alterations in the expression of genes coding for astrocytic proteins including the "peripheral-type" (astrocytic) benzodiazepine receptor (PTBR), a mitochondrial complex associated with neurosteroid synthesis. To gain further insight into the mechanisms whereby hypothermia attenuates the neurological complications of acute liver failure, we investigated PTBR expression in the brains of hepatic devascularized rats under normothermic (37 degrees C) and hypothermic (35 degrees C) conditions. METHODS: PTBR mRNA was measured using semi-quantitative RT-PCR in cerebral cortical extracts and densities of PTBR sites were measured by quantitative receptor autoradiagraphy. Brain pregnenolone content was measured by radioimmunoassay. RESULTS: At coma stages of encephalopathy, animals with acute liver failure manifested a significant increase of PTBR mRNA levels. Brain pregnenolone content and [(3)H]PK 11195 binding site densities were concomitantly increased. Mild hypothermia prevented brain edema and significantly attenuated the increased receptor expression and pregnenolone content. CONCLUSIONS: These findings suggest that an attenuation of PTBR up-regulation resulting in the prevention of increased brain neurosteroid content represents one of the mechanisms by which mild hypothermia exerts its protective effects in ALF.