Circulating microRNAs as long-term biomarkers for the detection of erythropoiesis-stimulating agent abuse.

MicroRNAs (miRNAs) are small, non-protein coding transcripts involved in many cellular and physiological mechanisms. Recently, a new class of miRNA called 'circulating miRNAs' was found in cell-free body fluids such as plasma and urine. Circulating miRNAs have been shown to be very stable, specific, and sensitive biomarkers. In this paper, we investigate whether circulating miRNAs can serve as biomarkers for erythropoiesis-stimulating agent abuse. To this end, we analyzed miRNA levels in plasma by miRNA microarrays and quantitative real-time polymerase chain reaction (PCR). Plasma samples are derived from a clinical study with healthy subjects injected with erythropoiesis-stimulating agent (C.E.R.A.). Based on microarray results, we observed a significant difference in the levels of miRNAs in plasma after C.E.R.A. injection. We demonstrated that a specific miRNA, miR-144, exhibit a high increase that lasts 27 days after C.E.R.A. stimulation. Considering the fact that miR-144 is an essential erythropoiesis agent in different organisms, these findings suggest the possibility of using miR-144 as a sensitive and informative biomarker to detect C.E.R.A. abuse. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.

Detection of EPO doping and blood doping: the haematological module of the Athlete Biological Passport.

The increase of the body's capacity to transport oxygen is a prime target for doping athletes in all endurance sports. For this pupose, blood transfusions or erythropoiesis stimulating agents (ESA), such as erythropoietin, NESP, and CERA are used. As direct detection of such manipulations is difficult, biomarkers that are connected to the haematopoietic system (haemoglobin concentration, reticulocytes) are monitored over time (Athlete Biological Passport (ABP)) and analyzed using mathematical models to identify patterns suspicious of doping. With this information, athletes can either be sanctioned directly based on their profile or targeted with conventional doping tests. Key issues for the appropriate use of the ABP are correct targeting and use of all available information (e.g. whereabouts, cross sectional population data) in a forensic manner. Future developments of the passport include the correction of all concentration-based variables for shifts in plasma volume, which might considerably increase sensitivity. New passport markers from the genomic, proteomic, and metabolomic level might add further information, but need to be validated before integration into the passport procedure. A first assessment of blood data of federations that have implemented the passport show encouraging signs of a decreased blood-doping prevalence in their athletes, which adds scientific credibility to this innovative concept in the fight against ESA- and blood doping. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.

Relocalization of telomeric Ku and SIR proteins in response to DNA strand breaks in yeast.

Telomeric TG-rich repeats and their associated proteins protect the termini of eukaryotic chromosomes from end-to-end fusions. Associated with the cap structure at yeast telomeres is a subtelomeric domain of heterochromatin, containing the silent information regulator (SIR) complex. The Ku70/80 heterodimer (yKu) is associated both with the chromosome end and with subtelomeric chromatin. Surprisingly, both yKu and the chromatin-associated Rap1 and SIR proteins are released from telomeres in a RAD9-dependent response to DNA damage. yKu is recruited rapidly to double-strand cuts, while low levels of SIR proteins are detected near cleavage sites at later time points. Consistently, yKu- or SIR-deficient strains are hypersensitive to DNA-damaging agents. The release of yKu from telomeric chromatin may allow efficient scanning of the genome for DNA strand breaks.

Dietary fish oil is antihypertrophic but does not enhance postischemic myocardial function in female mice.

Clinically and experimentally, a case for omega-3 polyunsaturated fatty acid (PUFA) cardioprotection in females has not been clearly established. The goal of this study was to investigate whether dietary omega-3 PUFA supplementation could provide ischemic protection in female mice with an underlying genetic predisposition to cardiac hypertrophy. Mature female transgenic mice (TG) with cardiac-specific overexpression of angiotensinogen that develop normotensive cardiac hypertrophy and littermate wild-type (WT) mice were fed a fish oil-derived diet (FO) or PUFA-matched control diet (CTR) for 4 wk. Myocardial membrane lipids, ex vivo cardiac performance (intraventricular balloon) after global no-flow ischemia and reperfusion (15/30 min), and reperfusion arrhythmia incidence were assessed. FO diet suppressed cardiac growth by 5% and 10% in WT and TG, respectively (P < 0.001). The extent of mechanical recovery [rate-pressure product (RPP) = beats/min x mmHg] of FO-fed WT and TG hearts was similar (50 +/- 7% vs. 45 +/- 12%, 30 min reperfusion), and this was not significantly different from CTR-fed WT or TG. To evaluate whether systemic estrogen was masking a protective effect of the FO diet, the responses of ovariectomized (OVX) WT and TG mice to FO dietary intervention were assessed. The extent of mechanical recovery of FO-fed OVX WT and TG (RPP, 50 +/- 4% vs. 64 +/- 8%) was not enhanced compared with CTR-fed mice (RPP, 60 +/- 11% vs. 80 +/- 8%, P = 0.335). Dietary FO did not suppress the incidence of reperfusion arrhythmias in WT or TG hearts (ovary-intact mice or OVX). Our findings indicate a lack of cardioprotective effect of dietary FO in females, determined by assessment of mechanical and arrhythmic activity postischemia in a murine ex vivo heart model.

T cell receptor specificity is critical for the development of epidermal gammadelta T cells.

A particular feature of gammadelta T cell biology is that cells expressing T cell receptor (TCR) using specific Vgamma/Vdelta segments are localized in distinct epithelial sites, e.g., in mouse epidermis nearly all gammadelta T cells express Vgamma3/Vdelta1. These cells, referred to as dendritic epidermal T cells (DETC) originate from fetal Vgamma3+ thymocytes. The role of gammadelta TCR specificity in DETC's migration/localization to the skin has remained controversial. To address this issue we have generated transgenic (Tg) mice expressing a TCR delta chain (Vdelta6.3-Ddelta1-Ddelta2-Jdelta1-Cdelta), which can pair with Vgamma3 in fetal thymocytes but is not normally expressed by DETC. In wild-type (wt) Vdelta6.3Tg mice DETC were present and virtually all of them express Vdelta6.3. However, DETC were absent in TCR-delta(-/-) Vdelta6.3Tg mice, despite the fact that Vdelta6.3Tg gammadelta T cells were present in normal numbers in other lymphoid and nonlymphoid tissues. In wt Vdelta6.3Tg mice, a high proportion of in-frame Vdelta1 transcripts were found in DETC, suggesting that the expression of an endogenous TCR-delta (most probably Vdelta1) was required for the development of Vdelta6.3+ epidermal gammadelta T cells. Collectively our data demonstrate that TCR specificity is essential for the development of gammadelta T cells in the epidermis. Moreover, they show that the TCR-delta locus is not allelically excluded.

Papel de la Interleucina 6 (IL-6) en la regulación de la expresión de Osteopontina (OPN) y CD44 tras axotomía del nervio facial

Investigación producida a partir de una estancia en la University of Sidney, Australia, entre octubre del 2008 y enero del 2009. Se ha desarrollado el proyecto titulado "Papel de la interleucina 6 (IL6) en la regulación de la expresión de Osteopontina (OPN) y de CD44 tras axotomía del nervio facial". Tras efectuar una transección del nervio facial, se indujo una reactividad glial en el núcleo facial (NF) localizado en el tronco cerebral, utilizando ratones transgénicos que sobrexpresan IL6 bajo promotor GFAP (tg GFAP-IL6), es decir selectivamente en astrocitos. Se han utilizado técnicas histoquímicas e inmunohistoquímicas, así como también se ha completado el estudio utilizando análisis de RPA, western blotting y citometría de flujo para la identificación de poblaciones celulares. Los resultados obtenidos indican que la OPN se expresa constitutivamente en las neuronas del NF. Tras axotomía del nervio facial, la expresión de OPN y CD44 incrementa en los ratones WT, mientras que en los tg GFAP-IL6 disminuye significativamente, sugiriendo que la IL6 podría estar involucrada en la modulación de la expresión de ambas moléculas. Sin embargo, no se ha visto diferencias en otros receptores de OPN como la integrina Alpha-5. La ctometría de flujo corroboró algunos de los resultados histológicos sobre la reactividad microglial y permitió concluir que la proporción de microglía activada (CD11b+/CD45+mid) y macrófagos (CD11b+/CD45+high) que expresan CD44 incrementa en in los tg GFAP-IL6 versus WT donde la mayor parte de microglia activada mostraba un perfil CD11b+/CD45+low.

Surrogate markers for atheriosclerosis in overweight subjects with atherogenic dyslipidemia : the GEMS project

Rapport de synthèseLe syndrome métabolique (défini par les critères ATP III par la présence au minimum de 3 des facteurs suivants : taux plasmatiques d'HDL-cholestérol < 1,04 mmol/1 chez l'homme et < 1.29 mmol/1 chez la femme, taux plasmatiques de triglycérides > 1,69 mmol/1, tension artérielle > 130/85 mmHg, glycémie >6,1 mmol/1, tour de taille > 108 cm chez l'homme et > 88 cm chez la femme) représente une constellation de facteurs de risque majeurs pour le développement de maladies cardiovascu-laires. Il n'est pas encore établi actuellement quelle composante de ce syndrome contribue de manière plus marquée au risque de développer une athérosclérose. Dans le but d'éclaircir la pathogenèse de ce syndrome, une étude multicentrique intitulée GEMS (« Genetic Epidemiology of Metabolic Syndrome ») a été initiée afin de déterminer si la constellation d'une dyslipidémie avec HDL-C bas et TG élevé est un marqueur sensible de l'homogénéité génétique chez les individus atteints de syndrome métabolique.Dans l'étude menée à Lausanne (multicentrique), la contribution de la dyslipidémie avec HDL-C bas et TG élevé dans la pathogenèse de l'athérosclérose a été évaluée par 2 examens, reconnus comme marqueurs fiables de la vasculopathie : la mesure de l'épaisseur intima média carotidienne par ultrasonographic et l'évaluation de la dysfonction endothéliale de la microcirculation cutanée. Deux groupes de sujets comparables en terme d'âge et de sexe et souffrant d'un excès pondéral (BMI > 25 kg/m2) mais normoglycémiques ont été comparés. Ces deux groupes (étude cas-témoins) étaient uniquement discordants quant à leurs profils lipidiques. Ainsi, 120 cas, définis comme ayant un HDL-cholestérol bas (< 25 percentile pour l'âge et le sexe dans la population générale) et des TG élevés (> 75 percentile) ont été comparés à 120 contrôles avec un HDL-cholestérol haut (> 50 percentile) et des TG bas (< 50 percentile). Un doppler des artères carotides et fémorales a été effectué pour déterminer l'épaisseur de l'intima média et la présence ou non de plaques d'athérome. La fonction endothéliale a été évaluée par un laser doppler sur la micro-circulation cutanée (réponse hyperémique à une occlusion transitoire de la circulation de l'avant-bras par une manchette à pression et mesure de la vasodilatation induite par un échauffement local de la peau avec de l'eau). Un enregistrement de la pression artérielle ambulatoire sur la journée (Remler) a été pratiqué chez tous les sujets.Les résultats obtenus montrent que les cas ont une prévalence plus élevée de plaques d'athérome (médiane 1,5 ± 0,15 vs 0,8 > 0,15, p<.001), une épaisseur intima média plus importante (médiane 0,66 ± 0,15 vs 0,61 ± 0,15, p<.01), ainsi qu'une réduction significative de la vasodilatation endothéliale induite par la chaleur et post-ischémique comparativement aux contrôles.En conclusion, le profil lipidique associant un HDL-cholestérol bas et des triglycérides élevés représente un risque majeur de développer une maladie athéromateuse périphérique et est associée à une augmentation de l'épaisseur intima média et une altération de la fonction endothéliale chez les individus en surcharge pondérale. Bien qu'un HDL-cholestérol bas soit fréquemment associé à une hypertriglycéridémie, les résultats de notre étude peuvent suggérer un rôle potentiel de la fraction HDL-cholestérol comme un puissant agent anti-athérogénique.

Human invariant V alpha 24-J alpha Q TCR supports the development of CD1d-dependent NK1.1+ and NK1.1- T cells in transgenic mice.

A sizable fraction of T cells expressing the NK cell marker NK1.1 (NKT cells) bear a very conserved TCR, characterized by homologous invariant (inv.) TCR V alpha 24-J alpha Q and V alpha 14-J alpha 18 rearrangements in humans and mice, respectively, and are thus defined as inv. NKT cells. Because human inv. NKT cells recognize mouse CD1d in vitro, we wondered whether a human inv. V alpha 24 TCR could be selected in vivo by mouse ligands presented by CD1d, thereby supporting the development of inv. NKT cells in mice. Therefore, we generated transgenic (Tg) mice expressing the human inv. V alpha 24-J alpha Q TCR chain in all T cells. The expression of the human inv. V alpha 24 TCR in TCR C alpha(-/-) mice indeed rescues the development of inv. NKT cells, which home preferentially to the liver and respond to the CD1d-restricted ligand alpha-galactosylceramide (alpha-GalCer). However, unlike inv. NKT cells from non-Tg mice, the majority of NKT cells in V alpha 24 Tg mice display a double-negative phenotype, as well as a significant increase in TCR V beta 7 and a corresponding decrease in TCR V beta 8.2 use. Despite the forced expression of the human CD1d-restricted TCR in C alpha(-/-) mice, staining with mCD1d-alpha-GalCer tetramers reveals that the absolute numbers of peripheral CD1d-dependent T lymphocytes increase at most by 2-fold. This increase is accounted for mainly by an increased fraction of NK1.1(-) T cells that bind CD1d-alpha-GalCer tetramers. These findings indicate that human inv. V alpha 24 TCR supports the development of CD1d-dependent lymphocytes in mice, and argue for a tight homeostatic control on the total number of inv. NKT cells. Thus, human inv. V alpha 24 TCR-expressing mice are a valuable model to study different aspects of the inv. NKT cell subset.

Ageing-related cardiomyocyte functional decline is sex and angiotensin II dependent.

Clinically, heart failure is an age-dependent pathological phenomenon and displays sex-specific characteristics. The renin-angiotensin system mediates cardiac pathology in heart failure. This study investigated the sexually dimorphic functional effects of ageing combined with angiotensin II (AngII) on cardiac muscle cell function, twitch and Ca(2+)-handling characteristics of isolated cardiomyocytes from young (~13 weeks) and aged (~87 weeks) adult wild type (WT) and AngII-transgenic (TG) mice. We hypothesised that AngII-induced contractile impairment would be exacerbated in aged female cardiomyocytes and linked to Ca(2+)-handling disturbances. AngII-induced cardiomyocyte hypertrophy was evident in young adult mice of both sexes and accentuated by age (aged adult ~21-23 % increases in cell length relative to WT). In female AngII-TG mice, ageing was associated with suppressed cardiomyocyte contractility (% shortening, maximum rate of shortening, maximum rate of relaxation). This was associated with delayed cytosolic Ca(2+) removal during twitch relaxation (Tau ~20 % increase relative to young adult female WT), and myofilament responsiveness to Ca(2+) was maintained. In contrast, aged AngII-TG male cardiomyocytes exhibited peak shortening equivalent to young TG; yet, myofilament Ca(2+) responsiveness was profoundly reduced with ageing. Increased pro-arrhythmogenic spontaneous activity was evident with age and cardiac AngII overexpression in male mice (42-55 % of myocytes) but relatively suppressed in female aged transgenic mice. Female myocytes with elevated AngII appear more susceptible to an age-related contractile deficit, whereas male AngII-TG myocytes preserve contractile function with age but exhibit desensitisation of myofilaments to Ca(2+) and a heightened vulnerability to arrhythmic activity. These findings support the contention that sex-specific therapies are required for the treatment of age-progressive heart failure.

Cre recombinase-mediated inactivation of H-2Dd transgene expression: evidence for partial missing self-recognition by Ly49A NK cells.

We have established H-2D(d)-transgenic (Tg) mice, in which H-2D(d) expression can be extinguished by Cre recombinase-mediated deletion of an essential portion of the transgene (Tg). NK cells adapted to the expression of the H-2D(d) Tg in H-2(b) mice and acquired reactivity to cells lacking H-2D(d), both in vivo and in vitro. H-2D(d)-Tg mice crossed to mice harboring an Mx-Cre Tg resulted in mosaic H-2D(d) expression. That abrogated NK cell reactivity to cells lacking D(d). In D(d) single Tg mice it is the Ly49A+ NK cell subset that reacts to cells lacking D(d), because the inhibitory Ly49A receptor is no longer engaged by its D(d) ligand. In contrast, Ly49A+ NK cells from D(d) x MxCre double Tg mice were unable to react to D(d)-negative cells. These Ly49A+ NK cells retained reactivity to target cells that were completely devoid of MHC class I molecules, suggesting that they were not anergic. Variegated D(d) expression thus impacts specifically missing D(d) but not globally missing class I reactivity by Ly49A+ NK cells. We propose that the absence of D(d) from some host cells results in the acquisition of only partial missing self-reactivity.

Non-invasive detection of cocaine dissolved in wine bottles by (1) H magnetic resonance spectroscopy.

Recently, a number of cases of smuggling dissolved cocaine in wine bottles have been reported. The aim of the present study was to determine whether cocaine dissolved in wine can be detected by proton magnetic resonance spectroscopy ((1) H MRS) on a standard clinical MR scanner, in intact (i.e. unopened) wine bottles. (1) H MRS experiments were performed with a 3 Tesla clinical scanner on wine phantoms with or without cocaine contamination. The aromatic protons of cocaine displayed resonance peaks in the 7-8 ppm region of the spectrum, where no overlapping resonances of wine were present. Additional cocaine resonances were detected in the 2-3 ppm region of the spectrum, between the resonances of ethanol and other wine constituents. Detection of cocaine in wine (at 5 mM, i.e. ∼1.5 g/L) was feasible in a scan time of 1 min. We conclude that dissolved cocaine can be detected in intact wine bottles, on a standard clinical MR scanner. Thus, (1) H MRS is the technique of choice to examine this type of suspicious cargo, since it allows for a non-destructive and rapid content characterization. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

Leishmania major-specific B cells are necessary for Th2 cell development and susceptibility to L. major LV39 in BALB/c mice.

B lymphocytes are considered to play a minimal role in host defense against Leishmania major. In this study, the contribution of B cells to susceptibility to infection with different strains of L. major was investigated in BALB/c mice lacking mature B cells due to the disruption of the IgM transmembrane domain (microMT). Whereas BALB/c microMT remained susceptible to infection with L. major IR173 and IR75, they were partially resistant to infection with L. major LV39. Adoptive transfer of naive B cells into BALB/c microMT mice before infection restored susceptibility to infection with L. major LV39, demonstrating a role for B cells in susceptibility to infection with this parasite. In contrast, adoptive transfer of B cells that express an IgM/IgD specific for hen egg lysozyme (HEL), an irrelevant Ag, did not restore disease progression in BALB/c microMT mice infected with L. major LV39. This finding was likely due to the inability of HEL Tg B cells to internalize and present Leishmania Ags to specific T cells. Furthermore, specific Ig did not contribute to disease progression as assessed by transfer of immune serum in BALB/c microMT mice. These data suggest that direct Ag presentation by specific B cells and not Ig effector functions is involved in susceptibility of BALB/c mice to infection with L. major LV39.

Studies on antimicrobial activity, in vitro, of Physalis angulata L. (Solanaceae) fraction and physalin B bringing out the importance of assay determination

Complex physalin metabolites present in the capsules of the fruit of Physalis angulata L. have been isolated and submitted to a series of assays of antimicrobial activity against Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Staphylococcus aureus ATCC 29213, S. aureus ATCC 25923, S. aureus ATCC 6538P, Neisseria gonorrhoeae ATCC 49226, Escherichia coli ATCC 8739; E. coli ATCC 25922, Candida albicans ATCC 10231 applying different methodologies such as: bioautography, dilution broth, dilution agar, and agar diffusion techniques. A mixture of physalins (pool) containing physalins B, D, F, G inhibit S. aureus ATCC 29213, S. aureus ATCC 25923, S. aureus ATCC 6538P, and N. gonorrhoeae ATCC 49226 at a concentration of 200 mg/µl, using agar dilution assays. The mixture was inactive against P. aeruginosa ATCC27853, E. coli ATCC 8739; E. coli ATCC 25922, C. albicans ATCC 10231 when applying bioautography assays. Physalin B (200 µg/ml) by the agar diffusion assay inhibited S. aureus ATCC 6538P by ± 85%; and may be considered responsible for the antimicrobial activity.

Investigations on carbon isotope ratios and concentrations of urinary formestane.

The aromatase inhibitor formestane (4-hydroxy-androst-4-ene-3,17-dione, F) is prohibited in sports by the World Anti-Doping Agency (WADA). F possesses only weak androgenic properties and is presumed to be employed in order to suppress estrogen production during the illicit intake of anabolic steroids by athletes. Former studies additionally showed that F is an endogenous steroid produced in low amounts. According to the regulations of WADA, urinary concentrations above 100 ng/ml are assumed to be due to ingestion of F. To distinguish between endogenous or exogenous sources of urinary F, isotope ratio mass spectrometry (IRMS) is the method of choice. Therefore, a method to determine the carbon isotope ratio (CIR) of F in urine samples was developed and validated. Routine samples (n = 42) showing concentrations of F above 5 ng/ml were investigated and enabled elucidation of the CIR of endogenous F and subsequent the calculation of a reference limit. A reference population encompassing n = 90 males and females was investigated regarding endogenous concentrations of F. An excretion study with one male volunteer was conducted to test and validate the developed method and to identify possible impact of F administration on other endogenous steroids. By CIR determination of F it is clearly possible to elucidate its endogenous or exogenous source. Taking into account the CIR of other target analytes like testosterone, a differentiation between F and androstenedione intake is possible. In 2011, the first exogenous F below the WADA threshold could be detected by means of the developed IRMS method.

Metabolic effects of fructose in humans

Abstract : Fructose is a simple sugar, whose consumption has increased over the past decades. In rodents, a high-fructose diet (HFrD) induces several features of the metabolic syndrome. The aim of the studies included in this thesis was to investigate the metabolic effects of a HFrD in humans, with a focus on insulin sensitivity and ectopic fat deposition. Moreover, we addressed the question whether these effects may differ between individuals according to gender and the genetic background. The first study was designed to evaluate the impact of a 4-week HFrD on insulin sensitivity and lipid metabolism in 7 healthy men. Insulin sensitivity, intrahepatocellular lipids (IHCL) and intramyocellular lipids (IMCL) contents were measured before and after 1 and 4 weeks of HFrD (1.5 g fructose/kg body weight/day). Insulin sensitivity was assessed by a 2-step hyperinsulinemic euglycemic clamp. IHCL and IMCL were measured by 1H-magnetic resonance spectroscopy (MRS). Fructose caused significant (P<0.05) increases in fasting plasma concentrations of triacylglycerol (TG) (+36%), VLDL-TG (+72%) and glucose (+6%) without any change in body weight, IHCL, IMCL, and insulin sensitivity. In the second study, muscle biopsies were taken from five of these healthy male subjects before and after 4 weeks of HFrD. mRNA concentrations of 18 genes involved in lipid and carbohydrate metabolism were quantified by real-time quantitative PCR. We found that a 4-week HFrD increased the expression of genes involved in lipid synthesis, while it decreased those involved in insulin sensitivity and lipid oxidation; these molecular changes maybe early markers of insulin resistance and altered lipid metabolism. The third study aimed at delineating whether male and females equally respond to a HFrD. For this purpose, higher doses of fructose (twice the dose of the previous study) were provided to 8 healthy young males and 8 healthy young females over 6 days. HFrD significantly increased fasting TG in males (+71 %), whereas this increase was markedly blunted in females (+16%). Males also developed hepatic insulin resistance, characterized by increased hepatic glucose output (+12%), and showed higher alanine aminotransferase concentration (+38%), but none of these effect was observed in females. This study suggests that short-term HFrD leads to hypertriglyceridemia and hepatic insulin resistance in men, but premenopausal women seem protected against these effects. Finally, the fourth study investigated whether healthy offspring of type 2 diabetic patients (OffT2D), a subgroup of individuals prone to metabolic disorders due to their genetic background, may have exacerbated response to HFrD. Eight healthy males (Ctrl) and 16 OffT2D received a HFrD and isocaloric diet in a randomized order. In both groups, HFrD significantly increased IHCL (Ctrl: +76%; OffT2D: +79%) and fasting plasma VLDL-TG (Ctrl: +51 %; OffT2D: +110%). In absolute values, these increments were significantly higher in OffT2D, suggesting that these individuals may be more prone to developing metabolic disorders when challenged by high fructose intake. In order to better delineate the specific effects of fructose vs the hypercaloric energy content, we repeated the complete metabolic investigations after an isocaloric high glucose diet in four of the eight Ctrl volunteers. After a high glucose diet, TG and IHCL concentrations remained similar to the control values, in contrast to the marked increases observed after the HFrD. In conclusion, the studies included in this thesis provided novel insights into the metabolic effects of fructose in humans. They showed that fructose may rapidly increase fasting VLDL-TG, IHCL and lead to hepatic insulin resistance; these effects seem specific to fructose, and potential mechanisms may involve both stimulation of hepatic de novo lipogenesis and decreased lipid oxidation. Moreover, the results suggest that women seem protected against such deleterious effects, while OffT2D displayed exacerbated response. Résumé : Le fructose est un sucre simple, dont la consommation a augmenté durant les dernières décennies. Dans les modèles animaux, un régime riche en fructose (RRFru) peut induire plusieurs composantes du syndrome métabolique. Le but de cette thèse était d'étudier les effets d'un régime riche en fructose sur la sensibilité à l'insuline et la déposition de lipides ectopiques chez l'humain, et si ces effets variaient selon le genre ou le background génétique. La première étude avait pour but d'évaluer l'effet d'un RRFru d'une durée de 4 semaines sur la sensibilité à l'insuline et le métabolisme des lipides chez des hommes sains. La sensibilité à l'insuline, les lipides intrahépatiques (IHCL) et intramusculaires (IMCL) ont été mesurés avant, et après 1 et 4 semaines du RRFru (1.5 g fructose/kg/jour). La sensibilité à l'insuline a été déterminée par un clamp hyperinsulinémique euglycémique, et les IHCL/IMCL par spectroscopie à résonnance magnétique. Le fructose a augmenté les concentrations plasmatiques à jeun des VLDL- triglycérides (TG) (+72%) et de glucose (+6%), sans induire de changement au niveau de la sensibilité à l'insuline, IHCL ou IMCL. Dans la deuxième étude, des biopsies de muscle squelettique ont été prélevées chez cinq de ces volontaires avant et après les 4 semaines de RRFru. Les concentrations de mRNA de 18 gènes impliqués dans le métabolisme des lipides et des hydrates de carbone ont été mesurées par RT-PCR quantitative. Le RRFru a augmenté l'expression de gènes impliqués dans la synthèse de lipides, et diminué celles de gènes impliqués dans la sensibilité à l'insuline et l'oxydation de lipides. Ces changements pourraient constituer des altérations précoces de la sensibilité à l'insuline et du métabolisme lipidique en réponse au fructose. La troisième étude avait pour but de définir si les réponses au RRFru étaient semblables entre les hommes et les femmes. Pour ceci, des doses plus élevées de fructose ont été administrées à 8 jeunes hommes et 8 jeunes femmes durant 6 jours. Le RRFru a augmenté les TG chez les hommes (+71 %), et de manière nettement plus modeste chez les femmes (+16%). Les hommes ont développé une résistance hépatique à l'insuline, ainsi qu'une augmentation des concentrations d'alanine aminotransférase (+38%), mais aucun de ces effets n'a été observé chez les femmes. Cette étude suggère qu'à court terme, un RRFru mène à une hypertriglycéridémie et résistance hépatique à l'insuline chez l'homme, tandis que les femmes semblent en être protégées. Finalement, la 4ème étude a investigué si des personnes apparentées à des patients diabétiques de type 2 (AppDT2), qui constituent un groupe d'individus à risque de développer des maladies métaboliques en raison de leur background génétique, avaient des réponses plus marquées au RRFru. Huit hommes sains (Ctrl) et 16 AppDT2 on reçu dans un ordre randomisé un RRFru et une diète isocalorique durant 6 jours. Dans les deux groupes, le RRFru a augmenté significativement les IHCL (Ctrl: +76%; AppDT2: +79%) et les VLDL-TG plasmatiques à jeun (Ctrl: +51%; AppDT2: +110%). En valeurs absolues, ces deux augmentations étaient plus importantes dans le groupe des AppDT2, suggérant que ces individus sont plus à risque de développer des problèmes métaboliques suite à un apport de fructose. Afin de définir les effets spécifiques du fructose, quatre des huit sujets Ctrl ont été soumis à un régime riche en glucose. Après le régime riche en glucose, les concentrations de TG et d'IHCL étaient semblables aux valeurs obtenues après une diète isocalorique, contrairement aux nombreux effets observés après le RRFru. En conclusion, ces différentes études ont démontré que chez l'humain, le fructose peut rapidement induire une augmentation des VLDL-TG à jeun, des IHCL et une résistance hépatique à l'insuline ; ces effets semblent être spécifiques au fructose. De plus, les différents résultats obtenus montrent que les femmes développent des effets moindres en réponse au fructose, contrairement aux AppDT2, chez qui les effets du fructose semblent plus marqués. Résumé grand public : Le fructose est un sucre simple, présent naturellement et en faibles quantités dans les fruits, mais également constituant du sucrose - appelé aussi sucre de table. Depuis les années 1970, la consommation de fructose a augmenté dans les pays industrialisés et émergents, principalement par le biais d'une hausse de consommation de boissons sucrées de type soda. Dans des modèles animaux tels que les rongeurs, un régime riche en fructose mène au développement de plusieurs facteurs de risques étroitement liés aux maladies cardiovasculaires, à l'obésité et au diabète de type 2; ceux-ci sont caractérisés par une augmentation des concentrations de glucose et de lipides sanguins, ainsi qu'une accumulation de lipides dits « ectopiques », à savoir dans le foie et les muscles. Le but de cette thèse était de définir les effets d'un régime riche en fructose chez l'être humain. De plus, nous nous sommes intéressés à savoir si ces effets étaient semblables entre différents groupes d'individus, à savoir des personnes de sexe masculin / féminin, ou des personnes dont au moins un des parents est diabétique de type 2. Pour ceci, différents groupes de volontaires (hommes, femmes, avec histoire familiale de diabète de type 2) âgés de 18-30 ans se sont soumis à une alimentation enrichie en fructose, d'une durée allant de 6 à 28 jours, suivant l'étude à laquelle ils participaient. La quantité de fructose consommée en plus de l'alimentation normale durant ces périodes équivalait au contenu en fructose de 2-4 litres de boissons sucrées par jour. Des prises de sang ont été effectuées au terme de chacun de ces différents régimes, ainsi que des mesures de sensibilité à l'insuline et de concentrations de lipides dans le foie et le muscle par résonnance magnétique nucléaire, en collaboration avec l'Hôpital de l'Ile de Berne. Les résultats montrent qu'après 6 jours de régime riche en fructose, les volontaires sains de sexe masculin ont presque doublé leurs concentrations de lipides sanguins et hépatiques. De plus, le foie de ces volontaires réagissait moins bien à l'insuline, ce qui pourrait mener à long terme à des maladies métaboliques comme le diabète de type 2. Un des mécanismes postulés est que le fructose pourrait stimuler la formation de lipides dans le foie, contribuant ainsi à un dysfonctionnement de cet organe. De manière surprenante, des femmes d'âge et d'IMC (Indice de Masse Corporelle) comparables aux hommes étudiés n'ont pas développé ces différents effets en réponse au régime riche en fructose. Il semblerait donc qu'elles possèdent certaines propriétés pouvant les «protéger », du moins à court terme, des problèmes métaboliques induits par le fructose. De tels mécanismes sont pour l'heure inconnus, mais il est possible que des différences hormonales, ou de répartition de la masse graisseuse dans le corps, puissent jouer un rôle. Enfin, nous avons également démontré que chez certaines personnes ayant au moins un parent (père ou mère) diabétique de type 2, les augmentations de lipides sanguins et hépatiques induits par le fructose étaient plus marquées que chez des volontaires sans parents diabétiques. Ceci est néanmoins à tempérer par le fait que nous avons observé une grande hétérogénéité des réponses parmi ces individus, découlant certainement d'interactions complexes entre différents facteurs tels que la génétique, le mode de vie, l'alimentation et l'activité physique. Ces différents résultats donnent lieu à une meilleure compréhension du rôle de facteurs alimentaires dans le développement de problèmes métaboliques tels que le diabète de type 2. Ils vont également permettre de tester différentes approches thérapeutiques. Bien qu'ayant été obtenus avec des doses de fructose importantes, ces études soulignent l'effet potentiellement dangereux pour la santé d'une alimentation riche en sucres.