Methods of genetic diversity creation and functional display for directed evolution experiments

Protein engineering aims to improve the properties of enzymes and affinity reagents by genetic changes. Typical engineered properties are affinity, specificity, stability, expression, and solubility. Because proteins are complex biomolecules, the effects of specific genetic changes are seldom predictable. Consequently, a popular strategy in protein engineering is to create a library of genetic variants of the target molecule, and render the population in a selection process to sort the variants by the desired property. This technique, called directed evolution, is a central tool for trimming protein-based products used in a wide range of applications from laundry detergents to anti-cancer drugs. New methods are continuously needed to generate larger gene repertoires and compatible selection platforms to shorten the development timeline for new biochemicals. In the first study of this thesis, primer extension mutagenesis was revisited to establish higher quality gene variant libraries in Escherichia coli cells. In the second study, recombination was explored as a method to expand the number of screenable enzyme variants. A selection platform was developed to improve antigen binding fragment (Fab) display on filamentous phages in the third article and, in the fourth study, novel design concepts were tested by two differentially randomized recombinant antibody libraries. Finally, in the last study, the performance of the same antibody repertoire was compared in phage display selections as a genetic fusion to different phage capsid proteins and in different antibody formats, Fab vs. single chain variable fragment (ScFv), in order to find out the most suitable display platform for the library at hand. As a result of the studies, a novel gene library construction method, termed selective rolling circle amplification (sRCA), was developed. The method increases mutagenesis frequency close to 100% in the final library and the number of transformants over 100-fold compared to traditional primer extension mutagenesis. In the second study, Cre/loxP recombination was found to be an appropriate tool to resolve the DNA concatemer resulting from error-prone RCA (epRCA) mutagenesis into monomeric circular DNA units for higher efficiency transformation into E. coli. Library selections against antigens of various size in the fourth study demonstrated that diversity placed closer to the antigen binding site of antibodies supports generation of antibodies against haptens and peptides, whereas diversity at more peripheral locations is better suited for targeting proteins. The conclusion from a comparison of the display formats was that truncated capsid protein three (p3Δ) of filamentous phage was superior to the full-length p3 and protein nine (p9) in obtaining a high number of uniquely specific clones. Especially for digoxigenin, a difficult hapten target, the antibody repertoire as ScFv-p3Δ provided the clones with the highest affinity for binding. This thesis on the construction, design, and selection of gene variant libraries contributes to the practical know-how in directed evolution and contains useful information for scientists in the field to support their undertakings.

Application of the differential display RT-PCR strategy for the identification of inflammation-related mouse genes

The inflammatory response elicited by various stimuli such as microbial products or cytokines is determined by differences in the pattern of cellular gene expression. We have used the differential display RT-PCR (DDRT-PCR) strategy to identify mRNAs that are differentially expressed in various murine cell types stimulated with pro-inflammatory cytokines, microbial products or anti-inflammatory drugs. Mouse embryonic fibroblasts (MEFs) were treated with IFNs, TNF, or sodium salicylate. Also, peritoneal macrophages from C3H/Hej mice were stimulated with T. cruzi-derived GPI-mucin and/or IFN-g. After DDRT-PCR, various cDNA fragments that were differentially represented on the sequencing gel were recovered, cloned and sequenced. Here, we describe a summary of several experiments and show that, when 16 of a total of 28 recovered fragments were tested for differential expression, 5 (31%) were found to represent mRNAs whose steady-state levels are indeed modulated by the original stimuli. Some of the identified cDNAs encode for known proteins that were not previously associated with the inflammatory process triggered by the original stimuli. Other cDNA fragments (8 of 21 sequences, or 38%) showed no significant homology with known sequences and represent new mouse genes whose characterization might contribute to our understanding of inflammation. In conclusion, DDRT-PCR has proven to be a potent technology that will allow us to identify genes that are differentially expressed when cells are subjected to changes in culture conditions or isolated from different organs.

Effect of iodide on Fas, Fas-ligand and Bcl-w mRNA expression in thyroid of NOD mice pretreated with methimazole

Nonobese diabetic (NOD) mice and a derived strain, NOD.H.2h4, have been used as a model for experimental spontaneous thyroiditis and thyroiditis induced by iodide excess after a goiter-inducing period. Some authors have proposed that iodide, given after methimazole or propylthiouracil, is capable of inducing apoptosis in thyroid cells and that anti-thyroid drugs can modulate the expression of apoptosis components such as Fas and its ligand (Fas-L). Here we evaluated the effect of potassium iodide (20 µg/animal for 4 days, ip) given to NOD mice at the 10th week of life after exposure to methimazole (1 mg/ml) in drinking water from the 4th to the 10th week of life. Fas, Fas-L and Bcl-w expression were analyzed semiquantitatively by RT-PCR immediately after potassium iodide administration (group MI44D) or at week 32 (MI32S). Control groups were added at 10 (C10) and 32 weeks (C32), as well as a group that received only methimazole (CM10). An increase in the expression of Fas-L and Bcl-w (P<0.01, ANOVA) was observed in animals of group MI44D, while Fas was expressed at higher levels (P = 0.02) in group C32 (72.89 ± 47.09 arbitrary units) when compared to group C10 (10.8 ± 8.55 arbitrary units). Thus, the analysis of Fas-L and Bcl-w expression in the MI44D group and Fas in group C32 allowed us to detect two different patterns of expression of these apoptosis components in thyroid tissue of NOD mice.

Effect of cyclooxygenase inhibitors on gentamicin-induced nephrotoxicity in rats

The frequent use of nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAID) in combination with gentamicin poses the additional risk of nephrotoxic renal failure. Cyclooxygenase-1 (COX-1) is the main enzyme responsible for the synthesis of renal vasodilator prostaglandins, while COX-2 participates predominantly in the inflammatory process. Both are inhibited by non-selective NSAID such as indomethacin. Selective COX-2 inhibitors such as rofecoxib seem to have fewer renal side effects than non-selective inhibitors. The objective of the present study was to determine whether the combined use of rofecoxib and gentamicin can prevent the increased renal injury caused by gentamicin and indomethacin. Male Wistar rats (250-300 g) were treated with gentamicin (100 mg/kg body weight, ip, N = 7), indomethacin (5 mg/kg, orally, N = 7), rofecoxib (1.4 mg/kg, orally, N = 7), gentamicin + rofecoxib (100 and 1.4 mg/kg, respectively) or gentamicin + indomethacin (100 and 5 mg/kg, respectively, N = 8) for 5 days. Creatinine clearance and alpha-glutathione-S-transferase concentrations were used as markers of renal injury. Animals were anesthetized with ether and sacrificed for blood collection. The use of gentamicin plus indomethacin led to worsened renal function (0.199 ± 0.019 ml/min), as opposed to the absence of a nephrotoxic effect of rofecoxib when gentamicin plus rofexicob was used (0.242 ± 0.011 ml/min). These results indicate that COX-2-selective inhibitors can be used as an alternative treatment to conventional NSAID, especially in situations in which risk factors for nephrotoxicity are present.

A pyrazolyl-thiazole derivative causes antinociception in mice

The present study investigates the antinociceptive effect of the pyrazolyl-thiazole derivative 2-(5-trichloromethyl-5-hydroxy-3-phenyl-4,5-dihydro-1 H-pyrazol-1-yl)-4-(4-bromophenyl)-5-methylthiazole (B50) in mice. Male albino Swiss mice (30-40 g) were used in the acetic acid-induced abdominal writhes and tail-immersion tests. B50 caused dose-dependent antinociception (8, 23 and 80 µmol/kg, sc) in the acetic acid writhing assay (number of writhes: vehicle: 27.69 ± 6.15; B50 (8 µmol/kg): 16.92 ± 3.84; B50 (23 µmol/kg): 13.85 ± 3.84; B50 (80 µmol/kg): 9.54 ± 3.08; data are reported as means ± SEM for 9 animals per group). On the other hand, B50 did not cause antinociception in the tail immersion assay. Naloxone (2.75 µmol/kg, sc) prevented B50-induced antinociception (number of writhes: vehicle-saline: 31.11 ± 3.15; vehicle-naloxone: 27.41 ± 3.70; B50 (80 µmol/kg)-saline: 8.70 ± 3.33; B50 (80 µmol/kg)-naloxone: 31.84 ± 4.26; morphine-saline: 2.04 ± 3.52; morphine-naloxone: 21.11 ± 4.26; 8-9 animals per group). The removal of the methyl group of the thiazole ring of B50 or substitution of the bromo substituent with the methyl at position 4 of the phenyl group, which is attached to the thiazole ring of B50, resulted in loss of activity, suggesting that these substituents are important for antinociceptive activity. B50 had no effect on spontaneous locomotion or rotarod performance, indicating that the antinociceptive effect of B50 is not related to nonspecific motor effects. The antinociceptive profile of B50 seems to be closer to nonsteroidal anti-inflammatory drugs than to classic opioid agents, since it had no analgesic effect in a thermally motivated test.

The selective and non-selective cyclooxygenase inhibitors valdecoxib and piroxicam induce the same postoperative analgesia and control of trismus and swelling after lower third molar removal

We compared the clinical efficacy of orally administered valdecoxib and piroxicam for the prevention of pain, trismus and swelling after removal of horizontally and totally intrabony impacted lower third molars. Twenty-five patients were scheduled to undergo removal of symmetrically positioned lower third molars in two separate appointments. Valdecoxib (40 mg) or piroxicam (20 mg) was administered in a double-blind, randomized and crossed manner for 4 days after the surgical procedures. Objective and subjective parameters were recorded for comparison of postoperative courses. Both agents were effective for postoperative pain relief (N = 19). There was a similar mouth opening at suture removal compared with the preoperative values (86.14 ± 4.36 and 93.12 ± 3.70% of the initial measure for valdecoxib and piroxicam, respectively; ANOVA). There was no significant difference regarding the total amount of rescue medication taken by the patients treated with valdecoxib or piroxicam (173.08 ± 91.21 and 461.54 ± 199.85 mg, respectively; Wilcoxon test). There were no significant differences concerning the swelling observed on the second postoperative day compared to baseline measures (6.15 ± 1.84 and 8.46 ± 2.04 mm for valdecoxib and piroxicam, respectively; ANOVA) or on the seventh postoperative day (1.69 ± 1.61 and 2.23 ± 2.09 mm for valdecoxib and piroxicam, respectively; ANOVA). The cyclooxygenase-2 selective inhibitor valdecoxib is as effective as the non-selective cyclooxygenase inhibitor piroxicam for pain, trismus and swelling control after removal of horizontally and totally intrabony impacted lower third molars.

Participation of cannabinoid receptors in peripheral nociception induced by some NSAIDs

Nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) have been used extensively to control inflammatory pain. Several peripheral antinociceptive mechanisms have been described, such as opioid system and NO/cGMP/KATP pathway activation. There is evidence that the cannabinoid system can also contribute to the in vivo pharmacological effects of ibuprofen and indomethacin. However, there is no evidence of the involvement of the endocannabinoid system in the peripheral antinociception induced by NSAIDs. Thus, the aim of this study was to investigate the participation of the endocannabinoid system in the peripheral antinociceptive effect of NSAIDs. All experiments were performed on male Wistar rats (160-200 g; N = 4 per group). Hyperalgesia was induced by a subcutaneous intraplantar (ipl) injection of prostaglandin E2 (PGE2, 2 μg/paw) in the rat’s hindpaw and measured by the paw pressure test 3 h after injection. The weight in grams required to elicit a nociceptive response, paw flexion, was determined as the nociceptive threshold. The hyperalgesia was calculated as the difference between the measurements made before and after PGE2, which induced hyperalgesia (mean = 83.3 ± 4.505 g). AM-251 (80 μg/paw) and AM-630 (100 μg/paw) were used as CB1 and CB2 cannabinoid receptor antagonists, respectively. Ipl injection of 40 μg dipyrone (mean = 5.825 ± 2.842 g), 20 μg diclofenac (mean = 4.825 ± 3.850 g) and 40 μg indomethacin (mean = 6.650 ± 3.611 g) elicited a local peripheral antinociceptive effect. This effect was not antagonized by ipl CB1 cannabinoid antagonist to dipyrone (mean = 5.00 ± 0.9815 g), diclofenac (mean = 2.50 ± 0.8337 g) and indomethacin (mean = 6.650 ± 4.069 g) or CB2 cannabinoid antagonist to dipyrone (mean = 1.050 ± 6.436 g), diclofenac (mean = 6.675 ± 1.368 g) and indomethacin (mean = 2.85 ± 5.01 g). Thus, cannabinoid receptors do not seem to be involved in the peripheral antinociceptive mechanism of the NSAIDs dipyrone, diclofenac and indomethacin.

A method for fast determination of epigallocatechin gallate (EGCG), epicatechin (EC), catechin (C) and caffeine (CAF) in green tea using HPLC

Tea has been considered a medicine and a healthy beverage since ancient times, but recently it has received a great deal of attention because of its antioxidant properties. Green tea polyphenols have demonstrated to be an effective chemopreventive agent. Recently, investigators have found that EGCG, one of the green tea catechins, could have anti-HIV effects when bound to CD4 receptor. Many factors can constitute important influences on the composition of tea, such as species, season, age of the leaf, climate, and horticultural practices (soil, water, minerals, fertilizers). This paper presents an HPLC analytical methodology development, using column RP-18 and mobile phase composed by water, acetonitrile, methanol, ethyl acetate, glacial acetic acid (89:6:1:3:1 v/v/v/v/v) for simultaneous determination and quantification of caffeine (CAF), catechin (C), epicatechin (EC) and epigallocatechin gallate (EGCG) in samples of Camellia sinensis (green tea) grown in Brazil and harvested in spring, in summer and in autumn, in comparison to Brazilian black tea, to samples of Japanese and Chinese green tea and to two standardized dry extracts of green tea. The method has been statistically evaluated and has proved to be adequate to qualitative and quantitative determination of the samples.

Diel patterns and tissue-specificity of environmental responses in fish

Humans are profoundly changing aquatic environments through climate change and the release of nutrients and chemicals. To understand the effects of these changes on natural populations, knowledge on individuals’ environmental responses is needed. At the molecular level, the environmental responses are partly mediated by chances in messenger RNA and protein levels. In this thesis I study messenger RNA and protein responses to an assortment of environmental stressors in fish. As daily (diel) rhythms are known to be ubiquitous in different tissues, I particularly focus on diel patterns in the responses. The studied species are the three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus L.) and the Arctic char (Salvelinus alpinus L.), both of which have circumpolar distribution in the Northern hemisphere. In the first two studies, three-spined sticklebacks were exposed to both the non-steroidal anti-inflammatory drug diclofenac and low-oxygen conditions (hypoxia), and their responses measured at separate time points in the liver and gills. The results show how the seemingly unrelated environmental stressors, hypoxia and anti-inflammatory drugs, can have harmful combined effects that differ from the effects of each stressor alone. Moreover, both stressors disturbed natural diel patterns in gene expression. In the third study, I studied the responses of three-spined sticklebacks to two test chemicals: one used in hormonal medicine (17α-ethinyl-oestradiol) and one used as a plasticizer and solvent chemical (di-n-butyl phthalate). The results suggest that the phthalate can affect genes related to spermatogenesis in fish testes, while estrogen-mimicking compounds can lead to numerous disturbances in the endocrine system. In the final study, the temperature-dependence of diel rhythms in messenger RNA levels were evaluated in the liver tissue of the Arctic char, a cold-adapted salmonid. The results show that cold acclimation repressed diel rhythms in gene expression compared to warm-acclimated fish, in which the expression of hundreds of genes was rhythmic, suggesting the circadian clock of the Arctic fish species can be sensitive to temperature. Overall, the results of the thesis indicate that fishes’ responses to abiotic factors interact with their diel rhythms, and more studies on the consequences of these interactions are needed to comprehensively understand human impacts on ecosystems.

Le risque de mortalité périnatale associé à l’asthme et à l’utilisation de corticostéroïdes inhalés pendant la grossesse

L’asthme maternel complique environ 3,4% à 12,4% des grossesses dans les pays développés ce qui en fait une des maladies chroniques les plus fréquentes pouvant engendrer de sérieux problèmes médicaux chez la mère et le fœtus. D’autre part, un taux relativement important de femmes enceintes, soit 4 à 7%, utilisent des médicaments anti-asthmatiques. La mortinaissance, la mortalité néonatale et/ou la mortalité périnatale sont les issues de grossesses les plus dramatiques pour l’enfant et la famille. Toutefois, l’effet de l’asthme et de l’utilisation des corticostéroïdes inhalés (CSI) pendant la grossesse sur ces complications a été inadéquatement évalué. La majorité des études qui ont évalué ces associations souffraient d’un manque de puissance statistique et/ou d’une absence ou d’un ajustement inadéquat pour les variables potentiellement confondantes. Les travaux présentés dans cette thèse ont donc pour objectif d’évaluer le risque de mortalité périnatale chez les femmes asthmatiques comparativement aux femmes non- asthmatiques. Cette thèse vise également à évaluer si les femmes asthmatiques exposées aux CSI courent plus de risque de mortalité périnatale que les femmes asthmatiques non exposées et si le risque de mortalité périnatale varie en fonction de la dose quotidienne de CSI utilisée par la mère pendant la grossesse. À l’aide du croisement de trois bases de données administratives du Québec, une large cohorte de femmes asthmatiques et non-asthmatiques qui ont eu au moins une grossesse entre 1990 et 2002 a été construite (n=41 142). À partir de cette cohorte, deux cohortes de grossesses ont été constituées. Les deux premières études présentées dans cette thèse sont basées sur toute la cohorte alors que la dernière étude est basée uniquement sur les grossesses de femmes asthmatiques. Une étude de cohorte a d’abord été réalisée afin d’évaluer l’effet de l’asthme maternel sur le risque de mortalité périnatale permettant l’ajustement pour les variables provenant des bases de données administratives. Afin de mieux estimer le risque de mortalité périnatale chez les femmes asthmatiques une étude de cohorte comprenant deux phases d’échantillonnage a ensuite été réalisée à l’aide d’informations additionnelles sur le tabagisme, l’utilisation de drogue illicite et l’histoire de mortinaissances, colligées à partir du dossier médical de la mère. Finalement, le risque de mortalité périnatale chez les femmes asthmatiques qui ont utilisé des CSI pendant la grossesse et le risque de mortalité périnatale en fonction de la dose moyenne quotidienne de CSI consommée par la mère pendant la grossesse ont été investigués à l’aide d’une étude de cohorte à deux phases d’échantillonnage chez les femmes asthmatiques uniquement. Nous avons premièrement observé que l’asthme pendant la grossesse pourrait augmenter le risque de mortalité périnatale due à l’augmentation du risque de bébés de petits poids et de bébés prématurés chez les femmes asthmatiques (OR=1,30; IC 95%: 1,05-1,57). Toutefois, après avoir ajusté pour le tabagisme pendant la grossesse, le risque relatif de mortalité périnatale a diminué à 12% et l’association n’est pas demeurée statistiquement significative (OR= 1,12; IC 95%: 0,87-1,45). Finalement, l’utilisation de CSI pendant la grossesse, lorsque la dose n’a pas été considérée, n’a pas été associé à une augmentation significative du risque de mortalité périnatale (OR= 1,07; IC 95% : 0,70-1,61) et un effet protecteur non-significatif de l’utilisation de doses de CSI de 250 ug ou moins par jour a été observé (OR=0,89; IC 95%: 0,55 -1,44). Toutefois, les femmes qui ont pris des doses >250 ug/jour avaient un risque accru de mortalité périnatale de 52%, mais cette association n’était pas statistiquement significative (OR=1,52; IC 95%: 0,62-3,76). Cette augmentation du risque pourrait toutefois résulter d’un ajustement imparfait pour la sévérité et le contrôle de l’asthme (les femmes asthmatiques qui ont utlisé >250 ug/jour sont susceptibles d’avoir un asthme plus sévère ou inadéquatement maîtrisé). Les conclusions de nos travaux qui sont plutôt rassurantes pourront contribuer à une meilleure prise en charge des femmes enceintes asthmatiques, à aider les médecins dans la prescription de CSI pendant la grossesse et à rassurer les femmes enceintes souffrant d’asthme et les femmes enceintes qui doivent utiliser des CSI. Toutefois, des études supplémentaires sont nécessaires afin de pouvoir conclure que l’utilisation de doses plus élevées de CSI (>250 ug/jour) pendant la grossesse sont sécuritaires.

Validation des effets antidiabétiques de Rhododendron groenlandicum, une plante médicinale des Cri de la Baie James, dans le modèle in vitro et in vivo : élucidation des mécanismes d’action et identification des composés actifs

Le diabète est un syndrome métabolique caractérisé par une hyperglycémie chronique due à un défaut de sécrétion de l’insuline, de l’action de l’insuline (sensibilité), ou une combinaison des deux. Plus d'un million de canadiens vivent actuellement avec le diabète. La prévalence de cette maladie est au moins trois fois plus élevée chez les autochtones que dans la population canadienne en général. Notre équipe vise à étudier les effets potentiellement antidiabétiques de certaines plantes médicinales utilisées par les Cris d'Eeyou Istchee (Baie James, Québec) où l’adhérence aux traitements médicamenteux est faible, en partie à cause de la déconnection culturelle de ces derniers. Grâce à une approche ethnobotanique, notre équipe a identifié 17 plantes médicinales utilisées par cette population pour traiter des symptômes du diabète. Parmi ces plantes, l’extrait éthanolique de Rhododendron groenlandicum (Thé du Labrador) a montré un fort potentiel antidiabétique chez plusieurs lignées cellulaires, notamment les adipocytes (3T3-L1). Cette plante induit la différenciation adipocytaire probablement par l’activation du peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPAR γ). Cette stimulation améliore la résistance à l’insuline et constitue un mécanisme privilégié pour une classe de médicaments antidiabétiques, les thiazolidinediones. Le but de la présente étude est de valider l’efficacité et l’innocuité de R. groenlandicum in vivo, dans un modèle animal de résistance à l’insuline, d’élucider les mécanismes par lesquels cet extrait exerce ses effets antidiabétiques et d’identifier les principes actifs responsables de son activité. L'isolation et l'identification des constituants actifs ont été réalisées à l’aide d'une approche de fractionnement guidé par bioessai; en l'occurrence, l'adipogénèse. Cette approche, réalisée dans la lignée adipocytaire 3T3-L1, a pour but de mesurer leur teneur en triglycérides. Des études in vivo ont été réalisées sur le modèle de souris DIO (diet induced obesity). L'extrait éthanolique du R. groenlandicum a été incorporé à la nourriture grasse (35% d’apport calorique lipidique) à trois doses différentes (125, 250 et 500 mg / kg) sur une période de 8 semaines. Des tissus cibles de l’insuline (foie, muscle squelettique et tissus adipeux) ont été récoltés afin de faire des analyses d’immunobuvardage de type western. La quercétine, la catéchine et l’épicatéchine ont été identifiées comme étant les composés actifs responsables de l'effet antidiabétique du R. groenlandicum. Seules la catéchine et l’épicatéchine activent l’adipogénèse uniquement à forte concentration (125-150 M), tandis que la quercétine l’inhibe. L’étude in vivo a montré que le traitement avec R. groenlandicum chez les souris DIO réduit le gain de poids de 6%, diminue l'hyperglycémie de 13% et l’insulinémie plasmatique de 65% et prévient l’apparition des stéatoses hépatiques (diminution de 42% de triglycéride dans le foie) sans être toxique. Les analyses d’immunobuvardage ont montré que R. groenlandicum stimule la voie de l’insuline via la phosphorylation de l’Akt et a augmenté le contenu protéique en Glut 4 dans les muscles des souris traitées. Par contre, dans le foie, le R. groenlandicum passerait par deux voies différentes, soit la voie insulino-dépendante par l’activation de l’AKT, soit la voie insulino-indépendante par la stimulation de l’AMPK. L’amélioration observée des stéatoses hépatiques chez les souris DIO traitées, a été confirmée par une baisse du facteur de transcription, SREBP-1, impliqué dans la lipogénèse de novo, ainsi qu’une diminution de l’inflammation hépatique (diminution de l’activité d’IKK α/β). En conclusion, l’ensemble de ces résultats soutiennent le potentiel thérapeutique de Rhododendron groenlandicum et de ses composants actifs dans le traitement et la prévention du diabète de type 2. Nous avons validé l'innocuité et l'efficacité de cette plante issue de la médecine traditionnelle Cri, qui pourrait être un traitement alternatif du diabète de type 2 dans une population ayant une faible adhérence au traitement pharmacologique existant.

Utilisation de médicaments durant la grossesse et l’allaitement : données d’un centre d’information sur les tératogènes

Les centres d’information sur les tératogènes (CIT) fournissent aux professionnels de la santé ainsi qu’au public de l’information sur les risques et bienfaits associés à l’utilisation des médicaments durant la grossesse et l’allaitement. Le Centre IMAGe (Info-Médicaments en Allaitement et Grossesse) du CHU Sainte-Justine (Centre Hospitalier Universitaire Sainte-Justine) au Québec, est un CIT qui offre depuis 1997 un service téléphonique d’information gratuit aux professionnels de la santé. Deux études ont été réalisées à partir des appels reçus au Centre IMAGe. La première étude a été réalisée sur l’ensemble des appels reçus entre janvier 2004 et avril 2007 au sujet de femmes qui prenaient ou envisageaient prendre un médicament durant la grossesse ou l’allaitement. Les objectifs de cette étude visaient à déterminer les classes de médicaments les plus fréquentes ainsi que les indications d’utilisation et les déterminants d’un appel à leur sujet (caractéristiques maternelles associées). Les antidépresseurs, les anti-inflammatoires, les antibiotiques, les benzodiazépines et les antipsychotiques sont les classes de médicaments qui correspondaient aux plus grands nombres d’appels. Cela porte à croire que pour ces classes de médicaments, il existe chez les professionnels de la santé un besoin d’information en ce qui concerne les risques et bienfaits de leur utilisation durant la grossesse et l’allaitement. La dépression représentait une des trois indications les plus prévalentes chez les femmes qui prenaient ou désiraient prendre des antidépresseurs, des benzodiazépines ou des anti-psychotiques durant la grossesse ou l’allaitement. Le tabagisme était associé à l’utilisation des antidépresseurs et des anti-psychotiques durant la grossesse, ainsi qu’à un appel au sujet des anti-inflammatoires durant l’allaitement. La deuxième étude a été réalisée sur l’ensemble des appels reçus entre janvier 2003 et mars 2008. Cette étude visait à déterminer l’impact des avis émis par Santé Canada concernant les risques de l’exposition aux antidépresseurs durant la grossesse et celui concernant le retrait du rofécoxib, sur le nombre d’appels reçus à IMAGe. L’analyse des séries temporelles du nombre hebdomadaire d’appels reçus a révélé que l’avis de Santé Canada sur les risques de malformations cardiaques associés à l’utilisation de la paroxétine lors du premier trimestre de la grossesse a généré une augmentation statistiquement significative, soudaine et permanente du nombre d’appels reçus à IMAGe au sujet des antidépresseurs. Ces études permettent de mieux comprendre le besoin d’information des professionnels de la santé sur les risques et bienfaits de l’utilisation des médicaments durant la grossesse et l’allaitement.

Signalisation par les récepteurs des œstrogènes : mécanismes de reconnaissance de l’ADN et nouvelles approches pharmacologiques d’inhibition

Malgré les progrès des traitements des cancers du sein, ceux-ci demeurent la seconde cause de mortalité par cancer au Canada. Parmi les gènes associés aux cancers du sein, le récepteur des œstrogènes ERα est exprimé dans plus de 70% des tumeurs mammaires, qui prolifèrent en réponse aux œstrogènes, faisant de lui une cible de choix. ERα est un facteur de transcription ligand-dépendant, liant des éléments de réponse PuGGTCAnnnTGACCPy. Afin d’examiner la capacité des récepteurs nucléaires à reconnaitre de nouveaux motifs ADN, des mutants aux capacités de liaison modifiées ont été générés. Parmi les quatre résidus interagissant avec l’ADN, R211 ne peut pas être modifiée sans perdre complètement la liaison du récepteur à l’ADN. Néanmoins, les mutations combinées de plusieurs acides aminés contactant les bases de l’ERE ont généré des récepteurs capables de reconnaitre de nouveaux motifs, tout en conservant des niveaux de transactivation efficaces. L’utilisation potentielle des récepteurs nucléaires comme outils de thérapie génique hormono-dépendant, repose sur la prédiction des motifs de liaison efficaces. Étant donné son importance dans la carcinogenèse mammaire, ERα est une cible cruciale des thérapies anti-néoplastiques. L’anti-œstrogène total, ICI, induit la dégradation de ERα et l’arrêt de la croissance des cellules tumorales mammaires ERα-positives. De plus, la nouvelle drogue anti-tumorale HDACi, SAHA, module la voie de signalisation des œstrogènes et possède des propriétés prometteuses en association avec d’autres traitements anti-tumoraux. En effet, le co-traitement ICI et SAHA a un impact synergique sur l’inhibition de la prolifération des cellules mammaires tumorales ERα-positives. Cette synergie repose sur la coopération des effets de ICI et SAHA pour réduire les niveaux protéiques de ERα et bloquer la progression du cycle cellulaire via la modulation de la transcription des gènes cibles des œstrogènes. En fait, les fortes doses de HDACis masquent rapidement et complètement la signalisation transcriptionnelle des œstrogènes. De plus, les gènes cibles primaires des œstrogènes, contenant des EREs, présentent la même régulation transcriptionnelle en réponse aux fortes doses de SAHA ou du co-traitement, avec des doses utilisables en clinique de ICI et SAHA. En fait, ICI mime l’impact des fortes doses de SAHA, en dégradant ERα, potentialisant ainsi la répression de la transcription ERE-dépendante par SAHA. Finalement, la synergie des effets de ICI et SAHA pourrait augmenter l’efficacité des traitements des tumeurs mammaires.

Pharmacothérapie de la douleur chronique non cancéreuse chez des patients suivis en première ligne

Introduction : La douleur chronique non cancéreuse (DCNC) est prévalente, notamment en première ligne où l’on traite la plupart des maladies chroniques. Cette étude de cohorte vise à décrire l’usage des analgésiques, la prévalence et le traitement des effets secondaires des analgésiques utilisés, la satisfaction ainsi que les croyances et attitudes face à la douleur et son traitement chez des patients souffrant de DCNC et suivis en première ligne. Méthodologie : Des patients souffrant de DCNC (douleur qui dure depuis six mois et plus), ressentie au minimum deux fois par semaine avec une intensité d’au moins 4 sur une échelle de 0 à 10 (10 = la pire douleur possible) et qui possèdent une ordonnance active d’un médecin de famille pour un médicament contre la douleur, ont été recrutés à travers le Québec. Ils ont complété une entrevue téléphonique et un questionnaire auto-administré afin de documenter les caractéristiques de leur douleur, son impact psychosocial et émotionnel ainsi que leur satisfaction et croyances face à la douleur et son traitement. L’information concernant la pharmacothérapie reçue a été collectée en utilisant les banques de données administratives de la Régie d’assurance maladie du Québec et les dossierspatients des pharmacies communautaires. Résultats : Les 486 patients qui ont participé à l’étude avaient une moyenne d’âge de 58,4 ans. Ils ont rapporté une douleur qui dure en moyenne depuis 11,7 ans évaluée à 6,5 sur une échelle de 0 à 10. Sur la période d’une année, 52,9% des patients ont reçu des analgésiques prescrits par deux ou trois médecins de famille. Les analgésiques les plus dispensés étaient les anti-inflammatoires non stéroïdiens (72,2%) et les opioïdes (65,6%). Bien que 90% des patients ont rapporté des effets gastro-intestinaux, les proportions de ceux n’ayant pas reçu de médicaments pour soulager la constipation ou les nausées et/ou vomissements étaient respectivement 36,4% et 54,4%. Le niveau de satisfaction était faible, notamment face à l’information reçue concernant la douleur et son traitement. La peur des effets néfastes des analgésiques constitue la barrière face à l’optimisation de la pharmacothérapie de la douleur la plus souvent rapportée par les patients. Conclusion : En première ligne, la prise en charge de la douleur chronique non cancéreuse modérée à sévère paraît sous-optimale. Elle implique différents médecins de famille suggérant un manque de cohérence et de continuité. Les effets secondaires aux analgésiques sont prévalents et souvent non traités; la satisfaction est faible et les patients paraissent réticents à prendre les médicaments contre la douleur. Ces résultats indiquent clairement la nécessité d’optimiser la pharmacothérapie de ces patients.

Monoacylglycerol as a metabolic coupling factor in glucose-stimulated insulin secretion

Les cellules beta pancréatiques sécrètent l’insuline lors d’une augmentation post-prandiale du glucose dans le sang. Ce processus essentiel est contrôlé par des facteurs physiologiques, nutritionnels et pathologiques. D’autres sources d’énergie, comme les acides aminés (leucine et glutamine) ou les acides gras potentialisent la sécrétion d’insuline. Une sécrétion d’insuline insuffisante au besoin du corps déclanche le diabète. Le rôle que joue l’augmentation du calcium intracellulaire et les canaux K+/ATP dans la sécrétion d’insuline est bien connu. Bien que le mécanisme exact de la potentialisation de la sécrétion d’insuline par les lipides est inconnu, le cycle Glycérolipides/Acides gras (GL/FFA) et son segment lipolytique ont été reconnu comme un composant essentiel de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline. Le diacylglycérol, provenant de la lipolyse, a été proposé comme un signal lipidique important d’amplification. Cependant, l’hydrolyse des triglycérides et des diacylglycérides a été démontrée essentielle pour la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, en suggérant un rôle du monoacylglycérol (MAG) dans ce processus. Dans cette étude, on démontre que la réduction de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, lors d’une inhibition de la lipolyse, est restaurée par l’addition de MAG. Dans les cellules beta pancréatiques, le niveau de MAG augmente en présence des concentrations élevées du glucose, et également lorsqu’on inhibe l’enzyme MAG hydrolase abhydrolase-6 (ABHD6) avec l’inhibiteur spécifique WWL70. L’analyse lipidomique a démontré qu’après la stimulation des cellules beta pancréatiques avec le glucose et aussi avec le WWL70, l’espèce la plus accumulée de MAG était le 1-stearoylglycérol (1-SG). L’addition de 1-SG, de 1-palmitoylglycérol (1-PG) ou de WWL70 augmente la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, et cette augmentation est indépendante de la génération de acides gras à partir de MAG. Cela suggère que le MAG est un signal lipidique pour la potentialisation de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. De plus, la surexpression du gène d’ABHD6 dans les cellules INS832/13 cause une réduction de la sécrétion d’insuline, due probablement à la diminution des niveaux intracellulaire de MAG. Avec le but de comprendre le mécanisme moléculaire impliqué dans la potentialisation de la sécrétion d’insuline par le MAG, on a bloqué l’action du récepteur vanilloid-1 (TRPV1) liant le MAG par l’agent pharmacologiste, AMG9810. Le traitement des cellules beta pancréatique par AMG9810 entraîne une diminution de la potentialisation de la sécrétion de l’insuline induite par le MAG. Il est a noter que le MAG pourrait activer TRPV1 par une liaison physique dans la membrane cellulaire interne; ce qui entraînerai l’entrée du calcium dans la cellule, et ensuite la stimulation de l’exocytose des granules à insuline. En soutien de cette hypothèse, on a trouvé une diminution du calcium intracellulaire lorsqu’on traite au AMG9810 des cellules beta pancréatique de rat (provenant des îlots dispersés) stimulées au glucose et au WWL70. L’ensemble des résultats suggère que le MAG est un médiateur de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. Vu que l’inhibition pharmacologique d’ABHD6 augmente la sécrétion d’insuline, on pourra conclure que cette enzyme représente une cible thérapeutique potentielle dans le développement des médicaments anti-diabétiques, visant une augmentation de la sécrétion d’insuline.