New insights into the role of microRNAs in pancreatic ß-cell maturation and plasticity

Le diabète est une maladie chronique caractérisée par une élévation du taux de sucre dans le sang aussi appelé « glycémie » reflétant un état pathologique. L'élévation de la glycémie au long cours a des répercussions délétères sur nombreux de nos tissus et organes d'où l'apparition de complications sévères chez les sujets diabétiques pouvant atteindre les yeux, les reins, le système nerveux, le système cardiovasculaire et les membres inférieurs. La carence en une hormone essentielle à notre organisme, l'insuline, est au coeur du développement de la maladie. L'insuline induit la captation du glucose circulant dans le sang en excès suite à une prise alimentaire riche en glucides et favorise son utilisation et éventuellement son stockage dans les tissus tels que le foie, le tissu adipeux et les muscles. Ainsi, l'insuline est vitale pour réguler et maintenir stable notre niveau de glycémie. Les cellules bêta du pancréas sont les seules entités de notre corps capables de produire de l'insuline et une perte de fonctionnalité associée à leur destruction ont été mises en cause dans le processus pathologique du diabète de type 2. Cependant la pleine fonctionnalité et la maturation des cellules bêta n'apparaissent qu'après la naissance lorsque le pancréas en développement a atteint sa masse adulte définitive. Enfin, une fois la masse des cellules bêta définitive établie, leur nombre et volume restent relativement constants au cours de la vie adulte chez un sujet sain. Néanmoins, au cours de périodes critiques les besoins en insuline sont augmentés tel qu'observé chez les femmes enceintes et les personnes obèses qui ont une perte de sensibilité à l'insuline qui se traduit par la nécessité de sécréter plus d'insuline afin de maintenir une glycémie normale. Dans l'hypothèse où la compensation n'a pas lieu ou n'est pas aboutie, le diabète se développe. Le processus de maturation postnatale ainsi que les événements compensatoires sont donc des étapes essentielles et de nombreuses questions sont encore non résolues concernant l'identification des mécanismes les régulant. Parmi les acteurs potentiels figurent de petites molécules d'ARN découvertes récemment appelées microARNs et qui ont été rapidement suggérées très prometteuses dans l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans le cadre du diabète et d'autres pathologies. Les microARNs vont réguler l'expression de notre génome sans en modifier la séquence, phénomène également appelé épigénétique, ce qui résulte en des différences de comportement et de fonction cellulaires. Les microARNs sont donc susceptibles de jouer un rôle clé dans l'ensemble des processus biologiques et notre environnement associé à nos prédispositions génétiques peuvent grandement modifier leur niveau et donc leur action, qui à son tour se répercutera sur notre état physiologique. En effet nous avons identifié des changements de microARNs dans les cellules d'îlots pancréatiques de modèles animaux (rats et souris) associés à un état de résistance à l'insuline (grossesse et obésité). Par le biais d'expériences in vitro sur des cellules bêta extraites de rats et conservées en culture, nous avons pu analyser de plus près l'implication des microARNs dans la capacité des cellules bêta à sécréter de l'insuline mais aussi à se multiplier et à survivre au sein d'un environnement toxique. Ainsi, nous avons identifié des microARNs qui participent positivement à la compensation des cellules bêta, sous la direction d'hormones telles les estrogènes ou d'une hormone libérée par l'intestin au cours de la digestion (l'inerétine GLP1) et qui est largement utilisée comme agent thérapeutique dans la médication contre le diabète. Dans un second temps nous avons utilisé une stratégie similaire afin de déterminer le rôle de microARNs préalablement détectés comme étant changés au cours du développement postnatal des cellules bêta chez le rat. Cette étude a également mené à l'identification de microARNs participant à la maturation et à l'expansion de la masse des cellules bêta sous l'influence de la composition du régime alimentaire et des besoins en insuline adéquats qui en dépendent. Ces études apportent la vision de nouveaux mécanismes moléculaires impliquant les microARNs et démontrant leur importance pour le bon fonctionnement des cellules bêta et leur capacité d'adaptation à l'environnement. -- Les cellules bêta sont une composante des îlots pancréatiques de Langerhans et sont des cellules hautement différenciées qui ont l'unique capacité de sécréter de l'insuline sous l'influence des nutriments suite à une prise alimentaire. L'insuline facilite l'incorporation de glucose dans ses tissus cibles tels le foie, le tissu adipeux et les muscles. Bien que les besoins en insuline soient relativement constants au cours de la vie d'un individu sain, certaines conditions associées à un état de résistance à l'insuline, telles la grossesse ou l'obésité, requièrent une libération d'insuline majorée. En cas de résistance à l'insuline, une dysfonction des cellules bêta plus ou moins associée à leur mort cellulaire, conduisent à une sécrétion d'insuline insuffisante et au développement d'une hyperglycémie chronique, caractéristique du diabète de type 2. Jusqu'à présent, les mécanismes moléculaires sous- jacents à la compensation des cellules bêta ou encore menant à leur dysfonction restent peu connus. Découverts récemment, les petits ARNs non-codant appelés microARNs (miARNs), suscitent un intérêt grandissant de par leur potentiel thérapeutique pour la prise en charge et le traitement du diabète. Les miARNs sont de puissants régulateurs de l'expression génique qui lient directement le 3'UTR de leurs ARN messagers cibles afin d'inhiber leur traduction ou d'induire leur dégradation, ce qui leur permet de contrôler des fonctions biologiques multiples. Ainsi, nous avons pris pour hypothèse que les miARNs pourraient jouer un rôle essentiel en maintenant la fonction des cellules bêta et des processus compensatoires afin de prévenir le développement du diabète. Lors d'une première étude, une analyse transcriptomique a permis l'identification de miARNs différemment exprimés au sein d'îlots pancréatiques de rattes gestantes. Parmi eux, le miR-338-3p a démontré la capacité de promouvoir la prolifération et la survie des cellules bêta exposées à des acides gras saturés et des cytokines pro-inflammatoires, sans altérer leur propriété sécrétrice d'insuline. Nous avons également identifié deux hormones reconnues pour leurs propriétés bénéfiques pour la physiologie de la cellule bêta, l'estradiol et l'incrétine GLP1, qui régulent les niveaux du miR-338-3p. Ce miARN intègre parfaitement les voies de signalisation de ces deux hormones dépendantes de l'AMP cyclique, afin de contrôler l'expression de nombreux gènes conduisant à son action biologique. Dans un projet ultérieur, notre objectif était de déterminer la contribution de miARNs dans l'acquisition de l'identité fonctionnelle des cellules bêta en période postnatale. En effet, directement après la naissance les cellules bêta sont reconnues pour être encore immatures et incapables de sécréter de l'insuline spécifiquement en réponse à l'élévation de la glycémie. Au contraire, la réponse insulinique induite par les acides aminés ainsi que la biosynthèse d'insuline sont déjà fonctionnelles. Nos recherches ont permis de montrer que les changements de miARNs corrélés avec l'apparition du phénotype sécrétoire en réponse au glucose, sont régis par la composition nutritionnelle du régime alimentaire et des besoins en insuline qui en découlent. En parallèle, le taux de prolifération des cellules bêta est considérablement réduit. Les miARNs que nous avons étudiés coordonnent des changements d'expression de gènes clés impliqués dans l'acquisition de propriétés vitales de la cellule bêta et dans la maintenancé de son identité propre. Enfin, ces études ont permis de clairement démontrer l'importance des miARNs dans la régulation de la fonction des cellules bêta pancréatiques. -- Beta-cells are highly differentiated cells localized in the pancreatic islets and are characterized by the unique property of secreting insulin in response to nutrient stimulation after meal intake. Insulin is then in charge of facilitating glucose uptake by insulin target tissues such as liver, adipose tissue and muscles. Despite insulin needs stay more or less constant throughout life of healthy individuals, there are circumstances such as during pregnancy or obesity which are associated to insulin resistance, where insulin needs are increased. In this context, defects in beta-cell function, sometimes associated with beta-cell loss, may result in the release of inappropriate amounts of insulin leading to chronic hyperglycemia, properly defined as type 2 diabetes mellitus. So far, the mechanisms underlying beta- cell compensation as well as beta-cell failure remain to be established. The recently discovered small non-coding RNAs called microRNAs (miRNAs) are emerging as interesting therapeutic targets and are bringing new hope for the treatment of diabetes. miRNAs display a massive potential in regulating gene expression by directly binding to the 3'UTR of messenger RNAs and by inhibiting their translation and/or stability, enabling them to modify a wide range of biological functions. In view of this, we hypothesized that miRNAs may play an essential role in preserving the functional beta-cell mass and permitting to fight against beta-cell exhaustion and decompensation that can lead to diabetes development. In a first study, global profiling in pancreatic islets of pregnant rats, a model of insulin resistance, led to the identification of a set of differentially expressed miRNAs. Among them, miR-338- 3p was found to promote beta-cell proliferation and survival upon exposure of islet cells to pro- apoptotic stimuli such as saturated fatty acids or pro-inflammatory cytokines, without impairment in their capacity to release insulin. We also discovered that miR-338-3p changes are driven by two hormones, the estradiol and the incretin GLP1, both well known for their beneficial impact on beta- cell physiology. Consistently, we found that miR-338-3p integrates the cAMP-dependent signaling pathways regulated by these two hormones in order to control the expression of numerous genes and execute its biological functions. In a second project, we aimed at determining whether miRNAs contribute to the acquisition of beta-cell identity. Indeed, we confirmed that right after birth beta-cells are still immature and are unable to secrete insulin specifically in response to elevated concentrations of glucose. In contrast, amino acid-stimulated insulin release as well as insulin biosynthesis are already fully functional. In parallel, newborn beta-cells are proliferating intensively within the expanding pancreas. Interestingly, we demonstrated that the miRNA changes and the subsequent acquisition of glucose responsiveness is influenced by the diet composition and the resulting insulin needs. At the same time, beta-cell proliferation declines. The miRNAs that we have identified orchestrate expression changes of essential genes involved in the acquisition of specific beta-cell properties and in the maintenance of a mature beta-cell identity. Altogether, these studies clearly demonstrate that miRNAs play important roles in the regulation of beta-cell function.

Atrial natriuretic peptide administered as intravenous infusion or bolus injection to patients with liver cirrhosis and ascites.

The effect of a synthetic atrial natriuretic peptide (h-ANP, 25 amino acids, Wy-47.663) on blood pressure, renal electrolyte excretion, plasma catecholamines, and plasma renin activity was studied in nine patients with cirrhosis of the liver and ascites. The peptide was infused intravenously at 24-h intervals for 2 h in groups of four patients each in two different doses (0.015 and 0.075 micrograms/kg/min or 0.06 and 0.3 micrograms/kg/min). A control experiment with the vehicle was performed in all patients. In three patients h-ANP (1 and 2 micrograms/kg i.v.) was administered as an intravenous bolus injection. Consistent falls in blood pressure were observed during h-ANP infusion only with the two higher doses. The two lower infused doses induced a consistent natriuresis; this renal response was abolished when the two larger doses were used. When given as a bolus, h-ANP had a natriuretic effect comparable to that of the two lower doses of infused h-ANP. Plasma catecholamines and plasma renin activity increased during infusion of the two higher doses of h-ANP. It thus appears that in patients with cirrhosis and ascites, the natriuretic effect of infused h-ANP decreases rather than increases when the doses are raised. Bolus administration of h-ANP may be less prone to trigger counterbalancing responses and side-effects.

Diurnal variation in the release of alpha-MSH from rat hypothalamus and pituitary

Release of alpha-MSH from rat hypothalamic slices was characterized with respect to ionic requirements and possible diurnal variations using a sensitive radioimmunoassay. Addition of 47 mM KCl to the superfusion medium resulted in a twofold increase in alpha-MSH functions as a neurotransmitter or neuromodulator in the hypothalamus. Both spontaneous and potassium-induced alpha-MSH release compared to spontaneous release. Removal of calcium from the superfusion medium abolished the potassium-evoked release of alpha-MSH. This supports the concept that alpha-MSH release were related to diurnal variation. Marked release from the slices was observed at 10.10 h, corresponding to a peak in the alpha-MSH concentration in the hypothalamus [18] and to a lower levels of alpha-MSH in the blood. Contrarily, no significant release from the hypothalamus was obtained at 17.00 h when hypothalamic alpha-MSH content was low, but blood levels exhibited a peak. These findings suggest that there are differences in the regulation of the alpha-MSH from the pituitary and that in the hypothalamus.

Effects of fish oil on the neuro-endocrine responses to an endotoxin challenge in healthy volunteers

Résumé Introduction et hypothèse : Certains acides gras polyinsaturés de type n-3 PUFA, qui sont contenus dans l'huile de poisson, exercent des effets non-énergétiques (fluidité des membranes cellulaires, métabolisme énergétique et prostanoïdes, régulation génique de la réponse inflammatoire). Les mécanismes de la modulation de cette dernière sont encore mal connus. L'administration d'endotoxine (LPS) induit chez les volontaires sains une affection inflammatoire aiguë, comparable à un état grippal, associé à des modifications métaboliques et inflammatoires transitoires, similaires au sepsis. Ce modèle est utilisé de longue date pour l'investigation clinique expérimentale. Cette étude examine les effets d'une supplémentation orale d'huile de poisson sur la réponse inflammatoire (systémique et endocrinienne) de sujets sains soumis à une injection d'endotoxine. L'hypothèse était que la supplémentation d'huile de poisson réduirait les réponses physiologiques à l'endotoxine. Méthodes : Quinze volontaires masculins (âge 26.0±3.1 ans) ont participé à une étude randomisée, contrôlée. Les sujets sont désignés au hasard à recevoir ou non une supplémentation orale : 7.2 g d'huile de poisson par jour correspondant à un apport de 1.1 g/jour d'acides gras 20:5 (n-3, acide écosapentaénoïque) et 0.7 g/jour de 22:6 (n-3, acide docosahexaénoïque). Chaque sujet est investigué deux fois dans des conditions identiques : une fois il reçoit une injection de 2 ng par kg poids corporel de LPS intraveineuse, l'autre fois une injection de placebo. Les variables suivantes sont relevées avant l'intervention et durant les 360 min qui suivent l'injection :signes vitaux, dépense énergétique (EE) et utilisation nette des substrats (calorimétrie indirecte, cinétique du glucose (isotopes stables), taux plasmatique des triglycérides et FFA, du glucose, ainsi que des cytokines et hormones de stress (ACTH, cortisol, Adré, Nor-Adré). Analyses et statistiques :moyennes, déviations standards, analyse de variance (one way, test de Scheffé), différences significatives entre les groupes pour une valeur de p < 0.05. Résultats :L'injection de LPS provoque une augmentation de la température, de la fréquence cardiaque, de la dépense d'énergie et de l'oxydation nette des lipides. On observe une élévation des taux plasmatiques de TNF-a et IL-6, de la glycémie, ainsi qu'une élévation transitoire des concentrations plasmatiques des hormones de stress ACTH, cortisol, adrénaline et noradrénaline. L'huile de poisson atténue significativement la fièvre, la réponse neuro-endocrinienne (ACTH et cortisol) et sympathique (baisse de la noradrénaline plasmatique). Par contre, les taux des cytokines ne sont pas influencés par la supplémentation d'huile de poisson. Conclusion : La supplémentation d'huile de poisson atténue la réponse physiologique à l'endotoxine chez le sujet sain, en particulier la fièvre et la réponse endocrinienne, sans influencer la production des cytokines. Ces résultats soutiennent l'hypothèse que les effets bénéfiques de l'huile de poisson sont principalement caractérisés au niveau du système nerveux central, par des mécanismes non-inflammatoires qui restent encore à élucider.

Glucose sensing and the pathogenesis of obesity and type 2 diabetes.

The control of body weight and of blood glucose concentrations depends on the exquisite coordination of the function of several organs and tissues, in particular the liver, muscle and fat. These organs and tissues have major roles in the use and storage of nutrients in the form of glycogen or triglycerides and in the release of glucose or free fatty acids into the blood, in periods of metabolic needs. These mechanisms are tightly regulated by hormonal and nervous signals, which are generated by specialized cells that detect variations in blood glucose or lipid concentrations. The hormones insulin and glucagon not only regulate glycemic levels through their action on these organs and the sympathetic and parasympathetic branches of the autonomic nervous system, which are activated by glucose or lipid sensors, but also modulate pancreatic hormone secretion and liver, muscle and fat glucose and lipid metabolism. Other signaling molecules, such as the adipocyte hormones leptin and adiponectin, have circulating plasma concentrations that reflect the level of fat stored in adipocytes. These signals are integrated at the level of the hypothalamus by the melanocortin pathway, which produces orexigenic and anorexigenic neuropeptides to control feeding behavior, energy expenditure and glucose homeostasis. Work from several laboratories, including ours, has explored the physiological role of glucose as a signal that regulates these homeostatic processes and has tested the hypothesis that the mechanism of glucose sensing that controls insulin secretion by the pancreatic beta-cells is also used by other cell types. I discuss here evidence for these mechanisms, how they integrate signals from other nutrients such as lipids and how their deregulation may initiate metabolic diseases.

Ageing with HIV: medication use and risk for potential drug-drug interactions.

OBJECTIVES: To compare the use of co-medication, the potential drug-drug interactions (PDDIs) and the effect on antiretroviral therapy (ART) tolerability and efficacy in HIV-infected individuals according to age, ≥ 50 years or <50 years. METHODS: All ART-treated participants were prospectively included once during a follow-up visit of the Swiss HIV Cohort Study. Information on any current medication was obtained by participant self-report and medical prescription history. The complete treatment was subsequently screened for PDDIs using a customized version of the Liverpool drug interaction database. RESULTS: Drug prescriptions were analysed for 1497 HIV-infected individuals: 477 age ≥ 50 and 1020 age <50. Older patients were more likely to receive one or more co-medications compared with younger patients (82% versus 61%; P < 0.001) and thus had more frequent PDDIs (51% versus 35%; P < 0.001). Furthermore, older patients tended to use a higher number of co-medications and certain therapeutic drug classes more often, such as cardiovascular drugs (53% versus 19%; P < 0.001), gastrointestinal medications (10% versus 6%; P = 0.004) and hormonal agents (6% versus 3%; P = 0.04). PDDIs with ART occurred mainly with cardiovascular drugs (27%), CNS agents (22%) and methadone (6%) in older patients and with CNS agents (27%), methadone (15%) and cardiovascular drugs (11%) in younger patients. The response to ART did not differ between the two groups. CONCLUSIONS: The risk for PDDIs with ART increased in older patients who take more drugs than their younger HIV-infected counterparts. However, medication use in older and younger patients did not differ in terms of effect on antiretroviral tolerability and response.

Immunolocalization of neuropeptide Y in human pancreatic endocrine tumors.

Neuropeptide Y (NPY) is a 36 amino acid peptide known to inhibit glucose-stimulated insulin secretion. NPY has recently been shown to be synthetized within rat islets of Langerhans and to be secreted in a differentiated rat insulin-secreting cell line, and as to this date the localization of NPY in human endocrine pancreas has not been reported. As NPY shares high amino acid sequence homology with peptide YY (PYY) and pancreatic polypeptide (PP), the polyclonal antibodies raised against these peptides often cross-react with each other. To demonstrate the presence of NPY in the human endocrine pancreas, we used a highly specific monoclonal antibody raised against NPY and another against its C-flanking peptide (CPON). We studied three cases of hyperplasia of Langerhans islets and 11 cases of endocrine tumors of the pancreas. NPY and CPON were detected in all three cases of hyperplasia. For the 11 pancreatic tumors, five and nine of the tumors were positive for the antibodies NPY and CPON, respectively. The two negative tumors for CPON immunoreactivity were differentiated insulinomas, which showed no evidence of other hormonal secretion. In normal Langerhans islet, NPY and CPON immunoreactivities were colocalized in glucagon-producing cells (alpha-cells) and in a few insulin-secreting cell (beta-cells).(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Hormonal and metabolic changes following severe head injury or noncranial injury.

In order to evaluate the effect of head injury in severely traumatized patients on the response of plasma cortisol, glucagon, insulin, glucose, and FFA as well as urinary N and catecholamines excretions, 36 patients were prospectively studied over 5 consecutive days following injury. They were divided into three groups: group I, severe isolated head injury (n = 14); group II, multiple injury combined with severe head injury (n = 12); group III multiple injury without head injury (n = 10). The results demonstrate similar hormonal and metabolic changes between these three groups of patients, characterized by elevated urinary adrenaline, noradrenaline excretion, increased cortisol, glucagon, insulin plasma levels throughout the study and elevated N urinary excretion with strongly negative N balances during the first 5 days postinjury. A significant correlation was observed between N intake and 5 day cumulated N balance (r = 0.63, p less than 0.001). In addition, N balance was negatively correlated with urinary excretion of adrenaline (r = -0.47, p less than 0.01) and noradrenaline (r = -0.44, p less than 0.05) as well as plasma levels of glucagon (r = -0.44, p less than 0.05). Isolated severe head injury seems to induce a full response in the secretion of the catabolic counterregulatory hormones comparable to that encountered in patients with multiple injury and associated with a marked increase in protein catabolism; additional noncranial major injury does not seem to enhance these responses.

Expression analyses of three members of the AtPHO1 family reveal differential interactions between signaling pathways involved in phosphate deficiency and the responses to auxin, cytokinin, and abscisic acid.

The PHO1 protein is involved in loading inorganic phosphate (Pi) to the root xylem. Ten genes homologous to AtPHO1 are present in the Arabidopsis thaliana (L.) Heyn genome. From this gene family, transcript levels of only AtPHO1, AtPHO1;H1 and AtPHO1;H10 were increased by Pi-deficiency. While the up-regulation of AtPHO1;H1 and AtPHO1;H10 by Pi deficiency followed the same rapid kinetics and was dependent on the PHR1 transcription factor, phosphite only strongly suppressed the expression of AtPHO1;H1 and had a minor effect on AtPHO1;H10. Addition of sucrose was found to increase transcript levels of both AtPHO1 and AtPHO1;H1 in Pi-sufficient or Pi-deficient plants, but to suppress AtPHO1:H10 under the same conditions. Treatments of plants with auxin or cytokinin had contrasting effect depending on the gene and on the Pi status of the plants. Thus, while both hormones down-regulated expression of AtPHO1 independently of the plant Pi status, auxin and cytokinin up-regulated AtPHO1;H1 and AtPHO1;H10 expression in Pi-sufficient plants and down-regulated expression in Pi-deficient plants. Treatments with abscisic acid inhibited AtPHO1 and AtPHO1;H1 expression in both Pi-sufficient and Pi-deficient plants, but increased AtPHO1;H10 expression under the same conditions. The inhibition of expression by abscisic acid of AtPHO1 and AtPHO1;H1, and of the Pi-starvation responsive genes AtPHT1;1 and AtIPS1, was dependant on the ABI1 type 2C protein phosphatase. These results reveal that various levels of cross talk between the signal transduction pathways to Pi, sucrose and phytohormones are involved in the regulation of expression of the three AtPHO1 homologues.

A common ancestor DNA motif for invertebrate and vertebrate hormone response elements.

The ecdysone-responsive DNA sequence of the Drosophila hsp27 gene promoter contains four direct and inverted repeats reminiscent of those that compose the vertebrate palindromic estrogen response element (ERE) and the thyroid hormone/retinoic acid response element (TRE/RRE). Interestingly, a 3 bp substitution in the wild-type Hsp27 ecdysone response element (EcdRE) increases both its similarity with the vertebrate ERE and TRE/RRE and its capacity to confer ecdysone responsiveness to a heterologous promoter. Remarkably, increasing the spacing between the inverted repeats of this strong EcdRE by two nucleotides converts it into an ERE. Inversely, decreasing the spacing between the two inverted repeats of the vertebrate consensus palindromic ERE, from three to one nucleotide, converts it into a functional EcdRE. Thus, the only difference between an invertebrate EcdRE and a vertebrate palindromic ERE or TRE/RRE is in the spacing between the conserved inverted repeated motifs forming these palindromic HREs. The finding that the sequence motif 5'-GGTCA-3' present in the vertebrate ERE and TRE/RRE is also a functionally important characteristic of an invertebrate HRE, suggests that a common ancestor regulatory DNA sequence gave rise to all HREs known so far. We discuss the possibility that this progenitor motif is the GGTCA sequence.

Novel nuclear ribonucleoprotein structural components in the dormouse adrenal cortex during hibernation.

Adrenocortical cell nuclei of the dormouse Muscardinus avellanarius were investigated by electron microscopic immunocytochemistry in hibernating, arousing and euthermic individuals. While the basic structural constituents of the cell nucleus did not significantly modify in the three groups, novel structural components were found in nuclei of hibernating dormice. Lattice-like bodies (LBs), clustered granules (CGs), fibrogranular material (FGM) and granules associated with bundles of nucleoplasmic fibrils (NF) all contained ribonucleoproteins (RNPs), as shown by labeling with anti-snRNP (small nuclear RNP), anti-m3G-capped RNA and anti-hnRNP (heterogeneous nuclear RNP) antibodies. Moreover, the FGM also showed immunoreactivity for the proliferation associated nuclear antigen (PANA) and the non-snRNP splicing factor SC-35. All these nuclear structural components disappeared early during arousal and were not found in euthermic animals. These novel RNP-containing structures, which have not been observed in other tissues investigated so far in the same animal model, could represent storage and/or processing sites for pre-mRNA during the extreme metabolic condition of hibernation, to be quickly released upon arousal. NFs, which had been sometimes found devoid of associated granules in nuclei of brown adipose tissue from hi-bernating dormice, were present in much higher amounts in adrenocortical cell nuclei; they do not contain RNPs and their role remains to be elucidated. The possible roles of these structures are discussed in the frame of current knowledge of morpho-functional relationships in the cell nucleus.

Role of the inflammasome in murine experimental models of arthritis

Summary : The purpose of this study was to investigate the role of the inflammasome in human and experimental murine models (such as ΑΙΑ and K/BxN) of rheumatoid arthritis (RA)RA, affecting 1% of the population is the most frequent inflammatory disease characterized by synovial hyperplasia and cartilage and bone erosion, leading to joint destruction. In general, women are 3 times more affected by RA suggesting a role of estrogen in this disease. The inflammasome is a multiproteic complex triggering the activation of caspase-1 leading to the activation of IL-1 β, an important pro-inflammatory cytokine implicated in arthritis. The inflammasome has been implicated in several inflammatory diseases and particularly in gout. To highlight a possible role of the inflammasome in murine arthritis, we obtained ASC, caspase-1 and NALP3 +/+ and -/- littermate mice to perform ΑΙΑ and K/BxN arthritis. NALP3 -/- and caspase-1 -/- mice were as arthritic as wild type littermate mice in both ΑΙΑ and K/BxN models implicating that the NALP3 inflammasome is not involved in experimental arthritis. By contrast, ΑΙΑ severity was significantly diminished in ASC- deficient male and female mice, and in the K/BxN model, in ASC-deficient female mice. These results were supported by histological scoring and acute phase protein serum amyloid A (SAA) levels that were equivalent between NALP+/+ and NALP3-/- mice and diminished in ASC -/- mice. In ΑΙΑ and K/BxN murine experimental models, we observed a sexdependent phenotype. We studied the role of estradiol in both the ALA and the K/BxN models. Castrated female or male ASC -/- mice that received estradiol had a decreased arthritis severity. This implies a protective role of estrogen in the absence of ASC. In the ΑΙΑ model, proliferation assay were performed using splenocytes from mBSA- immunized ASC +/+ and -/- mice. The mBSA-induced proliferation was significantly lower in ASC-/- splenocytes. Moreover the CD3-specific proliferation of purified splenic Τ cells was significantly lower in ASC-/- cells. Finally, Τ cells from ASC-/- mice produced significantly decreased levels of IFN-gamma associated with increased levels of IL-10. These results imply a possible role of ASC in the TCR-signaling pathway and Τ cell cytokine production. In parallel the expression of the different inflammasome components were analyzed in biopsies from rheumatoid arthritis (RA) and osteoarthritis (OA) patiens. The expression of the 14 different NALPs, their effector protein ASC, and caspase-1 and -5 was readily measurable by RT-PCR in a similar proportion in RA and OA synovial samples, with the exception of NALP-5 and NALP-13, which weren't found in samples from either disease. The corresponding NALP1, -3, -12 and ASC proteins were expressed at similar levels in both OA and RA biopsies, as determined by immunohistochemistry and Western-blot analysis. By contrast, caspase-1 levels were significantly enhanced in RA synovial tissues compared to those from OA patients. NALP-1, -2, -3, -10, -12 and -14, as well as ASC, caspase-1, and -5 were detected in RNA from unstimulated and stimulated RA synoviocytes. In FLS, only ASC and caspase-1 were expressed at the protein level. NALP1, 3 and 12 were not detected. However, upon stimulation, no secreted IL-Ιβ was detectable in either RA or in OA synoviocytes culture medium. Résumé : Le but de ce projet était d'étudier le rôle de l'inflammasome dans des modèles expérimentaux d'arthrite tels que les modèles ΑΙΑ et K/BxN ainsi que dans la polyarthrite humaine (RA). La polyarthrite est une maladie inflammatoire très fréquente avec 1 % de la population affectée et touche 3 fois plus les femmes que les hommes, suggérant un rôle des hormones sexuelles dans cette pathologie. L'inflammasome est un complexe multiprotéique qui permet l'activation de la caspase-1, une cystéine protéase qui va ensuite cliver et activer rinterleukine-ΐβ (IL-Ιβ). L'inflammasome a été impliqué ces dernières années dans de nombreuses maladies inflammatoires notamment dans la goutte. Pour mettre en évidence un éventuel rôle de l'inflammasome dans l'arthrite expérimentale nous avons obtenu des souris déficientes pour certains des composants de l'inflammasome tels que ASC, NALP3 et caspase-1. Les souris NALP3 déficientes et caspase-1 déficientes sont aussi arthritiques que les souris wild type correspondantes que ce soit dans le modèle ΑΙΑ ou K/BxN. Par contre les souris mâles et femelles ASC-déficientes sont moins arthritiques que les souris +/+ correspondantes dans le modèle ΑΙΑ. Dans le modèle KRN, le même phénotype (diminution de la sévérité de l'arthrite) est observé uniquement chez les femelles ASC-/- Ce phénotype est corrélé avec l'histologie ainsi qu'avec le dosage du serum amyloid A (SAA) qui reflète l'inflammation systémique et qui est diminué chez les souris ASC-déficientes. Nous avons ensuite étudié le rôle de Γ estradiol (une des formes active des estrogènes) dans les modèles K/BxN et ΑΙΑ. Les souris castrées maies ou femelles déficientes pour ASC ayant reçu de l'estradiol ont une arthrite moins sévère ce qui implique que les estradiol ont un effet protecteur en l'absence de ASC. Dans le modèle ΑΙΑ, nous nous sommes aussi intéressés à la réponse immune. Des tests de prolifération ont été effectués sur des splénocytes en présence de mBSA (qui est l'antigène utilisé dans le modèle ΑΙΑ). Les splénocytes ASC -/- ont une proliferation qui est diminuée en présence de l'antigène. De plus la proliferation de cellules Τ spléniques purifiées en présence d'anti-CD3 est diminuée chez les cellules Τ ASC-/-. Ces résultats nous indiquent une éventuelle implication de ASC dans la signalisation par le récépteur des cellules T. En parallèle l'expression des différents composants de l'inflammasome a été analysée dans des biopsies de patients atteints de polyarthrite rhumatoide (RA) et d'arthrose (OA). L'expression des 14 différents NALPs, de l'adaptateur ASC, ainsi que des caspase-1 et -5 était similaires dans les échantillons RA et OA, à l'exception de NALP5 et 13 qui n'étaient pas détéctables. L'expression protéique de NALP1, 3, 12 et ASC effectuée par Western blot et immunohistochimie était similaire dans les biopsies RA et OA. Par contre la quantité de la caspase-1 mesurée par ELISA était augmentée de façon significative dans les extraits protéiques de biopsies RA. NALP-1, -2. -3, -10, -12, and -14 ainsi que ASC, caspase-1 et -5 étaient exprimés de façon similaire par les synoviocytes RA non stimulés et stimulés. Dans les synoviocytes seuls ASC et caspase-1 étaient détéctable au niveau protéique. NALP-1, -3 et -12 n'était pas détéctables. Cependant après stimulation il n'y avait d'IL-Ιβ sécrété que ce soit dans les surnageants de cultures de synoviocytes RA ou OA.