Type 1 ryanodine receptor interactions

Excitation-contraction coupling is an essential part of skeletal muscle contraction. It encompasses the sensing of depolarisation of the plasma membrane coupled with the release of Ca2+ from intracellular stores. The channel responsible for this release is called the Ryanodine receptor (RyR), and forms a hub of interacting proteins which work in concert to regulate the release of Ca2+ through this channel. The aim of this work was to characterise possible novel interactions with a proline-rich region of the RyR1, to characterise a monoclonal antibody (mAb VF1c) raised against a junctional sarcoplasmic reticulum protein postulated to interact with RyR1, and to characterise the protein recognised by this antibody in models of skeletal muscle disease such as Duchenne Muscular dystrophy (DMD) and sarcopenia. These experiments were performed using cell culture, protein purification via immunoprecipitation, affinity purification, low pressure chromatography and western blotting techniques. It was found that the RyR1 complex isolated from rat skeletal muscle co-purifies with the Growth factor receptor bound protein 2 (GRB2), very possibly via an interaction between the proline rich region of RyR1 and one of the SH3 domains located on the GRB2 protein. It was also found that Pleiotrophin and Phospholipase Cγ1, suggested interactors of the proline rich region of RyR1, did not co-purify with the RyR1 complex. Characterisation of mAb VF1c determined that this monoclonal antibody interacts with junctophilin 1, and binds to this protein between the region of 369-460, as determined by western blotting of JPH1 fragments expressed in yeast. It was also found that JPH1 and JPH2 are differentially regulated in different muscles of rabbit, where the highest amount of both proteins was found in the extensor digitorum longus (EDL) muscle. JPH1 and 2 levels were also examined in three rodent models of disease: the mdx mouse (a model of DMD), chronic intermittent hypoxia (CIH)-treated rat, and aged and adult mice, a model of sarcopenia. In the EDL and soleus muscle of CIH treated rats, no difference in either JPH1 or JPH2 abundance was detected in either muscle. An examination of JPH1 and 2 expression in mdx and wild type controls diaphragm, vastus lateralis, soleus and gastrocnemius muscle found no major differences in JPH1 abundance, while JPH2 was decreased in mdx gastrocnemius compared to wild type. In a mouse model of sarcopenia, JPH1 abundance was found to be increased in aged soleus but not in aged quadriceps, while in exercised quadriceps, JPH2 abundance was decreased compared to unexercised controls. Taken together, these results have implications for the regulation of RyR1 and JPH1 and 2 in skeletal muscle in both physiological and pathological states, and provide a newly characterised antibody to expand the field of JPH1 research.

Genetic Abrogation of Adenosine A3 Receptor Prevents Uninephrectomy and High Salt-Induced Hypertension.

BACKGROUND: Early-life reduction in nephron number (uninephrectomy [UNX]) and chronic high salt (HS) intake increase the risk of hypertension and chronic kidney disease. Adenosine signaling via its different receptors has been implicated in modulating renal, cardiovascular, and metabolic functions as well as inflammatory processes; however, the specific role of the A3 receptor in cardiovascular diseases is not clear. In this study, gene-modified mice were used to investigate the hypothesis that lack of A3 signaling prevents the development of hypertension and attenuates renal and cardiovascular injuries following UNX in combination with HS (UNX-HS) in mice. METHODS AND RESULTS: Wild-type (A3 (+/+)) mice subjected to UNX-HS developed hypertension compared with controls (mean arterial pressure 106±3 versus 82±3 mm Hg; P<0.05) and displayed an impaired metabolic phenotype (eg, increased adiposity, reduced glucose tolerance, hyperinsulinemia). These changes were associated with both cardiac hypertrophy and fibrosis together with renal injuries and proteinuria. All of these pathological hallmarks were significantly attenuated in the A3 (-/-) mice. Mechanistically, absence of A3 receptors protected from UNX-HS-associated increase in renal NADPH oxidase activity and Nox2 expression. In addition, circulating cytokines including interleukins 1β, 6, 12, and 10 were increased in A3 (+/+) following UNX-HS, but these cytokines were already elevated in naïve A3 (-/-) mice and did not change following UNX-HS. CONCLUSIONS: Reduction in nephron number combined with chronic HS intake is associated with oxidative stress, chronic inflammation, and development of hypertension in mice. Absence of adenosine A3 receptor signaling was strongly protective in this novel mouse model of renal and cardiovascular disease.

Synthesis and evaluation of novel ellipticines as potential anti-cancer agents

Ellipticine is a natural product which possesses multimodal anti-cancer activity. This thesis encompasses the synthesis and biological evaluation of novel ellipticine and isoellipticine derivatives as anti-cancer agents. Expanding on previous work within the group utilising vinylmagnesium bromide, derivatisation of the C5 position of ellipticine was accomplished by reaction of a key ketolactam intermediate with Grignard reagents. Corresponding attempts to introduce diverse substitution at the C11 position were unsuccessful, although one novel C11 derivative was produced using an alkyllithium reagent. A panel of novel ellipticinium salts encompassing a range of substitutions at the N2, C9 and N6 positions were prepared. Extensive derivatisation of the N10 position of isoellipticine was undertaken for the first time. Novel substitution in the form of acid and methyl ester functionalities were introduced at the C7 position of isoellipticine while novel C7 aldehyde and alcohol derivatives were synthesised. A large panel of isoellipticinium salts were prepared with conditions adjusted for the reactivity of the alkyl halide. Novel coupling reactions to increase the yield of isoellipticine were attempted but proved unsuccessful. A panel of 54 novel derivatives was prepared and a multimodal analysis of their anti-cancer activity was conducted. The NCI 60-human tumour cell lines screen was a primary source of information on the in vitro activity of compounds with derivatives found to exert potent anticancer effects, with mean GI50 values as low as 1.01 μM across the full range of cancer types and as low as 16 nM in individual cell lines. A second in vitro screen in collaboration with researchers in the University of Nantes identified derivatives which could potently inhibit growth in a p53 mutant NSCLC cell line. The cell cycle effects of a selected panel of isoellipticines were studied in leukaemia cell lines by researchers in the Department of Biochemistry and Cell Biology, UCC. Emerging from this, the therapeutic potential of one of the derivatives in AML was then assessed in vivo in an AML xenograft mouse model, with tumour weight reduced by a factor of 7 in treated mice relative to control.

Bioengineering strategies to improve functional qualities of nisin

The abuse of antibiotics and the emergence of multi-drug resistant bacterial strains have created the need to explore alternative methods of controlling microbial pathogens. The bacteriocin family of antimicrobial peptides has been proposed as one such alternative to classic antibiotics. Nisin A belongs to the subgroup of bacteriocins called the lantibiotics, which contain several unusual amino acids as a consequence of enzyme-mediated post-translational modifications. As nisin is produced by generally regarded as safe (GRAS) microorganisms, it could potentially be applied in a clinical setting. However, as lantibiotics are naturally produced in such small quantities, this can hinder their industrial potential. In order to overcome this, several approaches can be utilised. For example, given the gene encoded nature of lantibiotics, genetic engineering approaches can be implemented in order to yield variants with enhanced properties. Here, the use of mutagenesis-based strategies was employed to obtain a derivative of nisin with enhanced bioactivity in vitro. Investigations with purified peptide highlighted the enhanced specific activity of this variant, nisin M21V, against food-borne Listeria monocytogenes strains. Furthermore, this specific enhanced bioactivity was evident in a mouse model of listeriosis. Reductions in bioluminescence and microbial counts in organs from infected mice were observed following treatment with nisin M21V compared to that of wild-type nisin A. Peptide bioengineering approaches were also implemented to obtain additional novel derivatives of nisin. The generation of “S5X” and “S33X” banks (representing a change of natural serines at positions 5 and 33 to all possible alternative residues) by a combination of site-saturation and site-directed mutagenesis led to the identification of several derivatives exhibiting improved stability. This allowed the rational design of variants with enhanced stability compared to that of wild type nisin. Another means of tackling issues associated with lantibiotic yield is to combine lantibiotics with other antimicrobials. This could circumvent the need for enhanced production while also reducing concentrations of the peptide antimicrobials. We observed that combinations of nisin variants and low levels of plant essential oils (thymol, carvacrol, trans-cinnamaldehyde) significantly controlled Gram negative foodborne pathogens in in vitro assays compared to nisin A-essential oil combinations. This enhanced control was also evident in model food systems. Nisin variants used in conjunction with carvacrol significantly reduced numbers of E. coli O157:H7 in apple juice while a commercial nisin preparation used in combination with citric acid significantly controlled C. sakazakii in infant milk formula. It is noteworthy that while nisin is generally associated with Gram positive targets, upon combination with plant essential oils the spectrum of inhibition was broadened to Gram negative targets.

Angiotensin receptors and β-catenin regulate brain endothelial integrity in malaria

Cerebral malaria is characterized by cytoadhesion of Plasmodium falciparum–infected red blood cells (Pf-iRBCs) to endothelial cells in the brain, disruption of the blood-brain barrier, and cerebral microhemorrhages. No available antimalarial drugs specifically target the endothelial disruptions underlying this complication, which is responsible for the majority of malaria-associated deaths. Here, we have demonstrated that ruptured Pf-iRBCs induce activation of β-catenin, leading to disruption of inter–endothelial cell junctions in human brain microvascular endothelial cells (HBMECs). Inhibition of β-catenin–induced TCF/LEF transcription in the nucleus of HBMECs prevented the disruption of endothelial junctions, confirming that β-catenin is a key mediator of P. falciparum adverse effects on endothelial integrity. Blockade of the angiotensin II type 1 receptor (AT1) or stimulation of the type 2 receptor (AT2) abrogated Pf-iRBC–induced activation of β-catenin and prevented the disruption of HBMEC monolayers. In a mouse model of cerebral malaria, modulation of angiotensin II receptors produced similar effects, leading to protection against cerebral malaria, reduced cerebral hemorrhages, and increased survival. In contrast, AT2-deficient mice were more susceptible to cerebral malaria. The interrelation of the β-catenin and the angiotensin II signaling pathways opens immediate host-targeted therapeutic possibilities for cerebral malaria and other diseases in which brain endothelial integrity is compromised.

Cognitive dysfunction in Duchenne muscular dystrophy: a possible role for neuromodulatory immune molecules

Duchenne muscular dystrophy (DMD) is an X chromosome-linked disease characterized by progressive physical disability, immobility, and premature death in affected boys. Underlying the devastating symptoms of DMD is the loss of dystrophin, a structural protein that connects the extracellular matrix to the cell cytoskeleton and provides protection against contraction-induced damage in muscle cells, leading to chronic peripheral inflammation. However, dystrophin is also expressed in neurons within specific brain regions, including the hippocampus, a structure associated with learning and memory formation. Linked to this, a subset of boys with DMD exhibit nonprogressing cognitive dysfunction, with deficits in verbal, short-term, and working memory. Furthermore, in the genetically comparable dystrophin-deficient mdx mouse model of DMD, some, but not all, types of learning and memory are deficient, and specific deficits in synaptogenesis and channel clustering at synapses has been noted. Little consideration has been devoted to the cognitive deficits associated with DMD compared with the research conducted into the peripheral effects of dystrophin deficiency. Therefore, this review focuses on what is known about the role of full-length dystrophin (Dp427) in hippocampal neurons. The importance of dystrophin in learning and memory is assessed, and the potential importance that inflammatory mediators, which are chronically elevated in dystrophinopathies, may have on hippocampal function is also evaluated.

Dysfonctions mitochondriales associées à l’acidose lactique du Saguenay-Lac-Saint-Jean révélées par l’étude d’un nouveau modèle murin de la maladie

Le syndrome de Leigh version canadienne-française (LSFC) est une maladie autosomale récessive causée par une mutation du gène LRPPRC, encodant une protéine du même nom. LRPPRC est impliquée dans la traduction des gènes mitochondriaux qui encodent certains complexes de la chaine respiratoire. Les répercussions biochimiques incluent un déficit tissu spécifique de la cytochrome c oxydase (COX), principalement dans le foie et le cerveau, et la survenue de crises d’acidose fatales chez 80 % des enfants atteints avant l’âge de 3-4 ans. L’identification d’options thérapeutiques demeure encore un défi de taille et ceci est en partie relié au manque de connaissances des fonctions biologiques de LRPPRC et des mécanismes impliqués dans la pathogenèse du LSFC, au niveau des dysfonctions mitochondriales résultantes. Afin d’étudier ces mécanismes, le consortium de l’acidose lactique, dont fait partie notre laboratoire, a récemment développé un modèle murin portant une ablation de LRPPRC spécifique au foie (souris H-Lrpprc-/-). L’objectif principal est de déterminer si ce modèle reproduit le phénotype pathologique observé dans les cultures de fibroblastes humains issus de biopsies de peau de patients LSFC. Dans le cadre des travaux de ce mémoire, nous avons amorcé la caractérisation de ce nouveau modèle, en examinant le phénotype général, l’histopathologie hépatique et les fonctions mitochondriales, et en nous focalisant principalement sur les fonctions respiratoires et la capacité à oxyder divers types de substrats. Nous avons observé un retard de croissance, une hépatomégalie ainsi que plusieurs anomalies histologiques du foie chez la souris HLrpprc-/-. De plus, l’ablation de LRPPRC induit un déficit du complexe IV, mais aussi de l’ATP synthase, et affecte l’oxydation des acides gras à longues chaines. À la lumière de ces résultats, nous croyons que le modèle murin H-Lrpprc-/- contribuera à l’avancement des connaissances générales sur LRPPRC, nous permettant de mieux comprendre l’influence de la protéine sur les fonctions mitochondriales.

Enhancement of a novel gene therapy approach for Sandhoff disease through complimentary drug therapy

GM2 gangliosidoses is a family of severe, neurodegenerative disorders resulting from a deficiency in the β-hexosaminidase A (Hex A) enzyme. This disorder is typically caused by a mutation to either the HEXA gene, causing Tay Sachs disease, or a mutation to the HEXB gene, causing Sandhoff disease. The HEXA and HEXB genes are required to produce the α and β subunits of the Hex A enzyme respectively. Using a Sandhoff disease (SD) mouse model (Hexb-/-) we tested the potential of a low dose of systemically delivered single stranded adeno-associated virus 9 (ssAAV9) expressing human HEXB and human HEXA cDNA under the control of a single promoter through the use of a bicistronic vector design with a P2A linker to correct the neurological phenotype. Neonatal mice were injected with either this ssAAV9-HexB-P2A-HexA vector (HexB-HexA) or a vehicle solution via the superficial temporal vein. HexB-HexA treatment alone conferred an increase in survival of 56% compared to vehicle-injected controls and biochemical analysis of the brain tissue and serum revealed an increase in HexA activity and a decrease in brain GM2 ganglioside buildup. Additionally, treatments with the non-steroidal anti-inflammatory drug indomethacin (Indo), the histone deactylase inhibitor ITF2357 (ITF) and the pharmacological chaperone pyrimethamine (Pyr) were tested. The anti-inflammatory treatments of Indo and ITF conferred an increase in survival of 12% and 8% respectively while causing no alteration in the HexA activity or GM2 ganglioside buildup. Pyr had no observable effect on disease progression. Lastly HexB-HexA treatment was tested in conjunction with Indo, ITF and Pyr individually. Additive increases in survival and behavioural testing results were observed with Indo and ITF treatments while no additional benefit to HexA activity or GM2 ganglioside levels in the brain tissue was observed. This indicates the two treatments slowed the progression of the disease through a different mechanism than the reduction of the GM2 ganglioside substrate. Pyr treatment was shown to have no effect when combined with HexB-HexA treatment. This study demonstrates the potential amelioration of SD with a novel AAV9 gene therapy approach as well as helped to identify the additive potential of anti-inflammatory treatments in gene therapy of GM2 gangliosidoses.

Exploration génétique de l'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne

L'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT, ectopie dans plus de 80 %) a une prévalence de 1 cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT est la conséquence d'une défaillance de la thyroïde embryonnaire à se différencier, à se maintenir ou à migrer vers sa localisation anatomique (partie antérieure du cou), qui aboutit à une absence totale de la thyroïde (athyréose) ou à une ectopie thyroïdienne (linguale ou sublinguale). Les HCDT sont principalement non-syndromiques (soit 98% des cas sont non-familiale), ont un taux de discordance de 92% chez les jumeaux monozygotes, et ont une prédominance féminine et ethnique (i.e., Caucasienne). La majorité des cas d’HCDT n’a pas de cause connue, mais est associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdie). Des mutations germinales dans les facteurs de transcription liés à la thyroïde (NKX2.1, FOXE1, PAX8, NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des patients atteints d’HCDT sporadiques et l’analyse de liaisons exclue ces gènes dans les rares familles multiplex avec HCDT. Nous supposons que le manque de transmission familiale claire d’HCDT peut résulter de la nécessité d’au moins deux « hits » génétiques différents dans des gènes importants pour le développement thyroïdien. Pour répondre au mieux nos questions de recherche, nous avons utilisé deux approches différentes: 1) une approche gène candidat, FOXE1, seul gène impliqué dans l’ectopie dans le modèle murin et 2) une approche en utilisant les techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS) afin de trouver des variants génétiques pouvant expliquer cette pathologie au sein d’une cohorte de patients avec HCDT. Pour la première approche, une étude cas-contrôles a été réalisée sur le promoteur de FOXE1. Il a récemment été découvert qu’une région du promoteur de FOXE1 est différentiellement méthylée au niveau de deux dinucléotides CpG consécutifs, définissant une zone cruciale de contrôle de l’expression de FOXE1. L’analyse d’association basée sur les haplotypes a révélé qu’un haplotype (Hap1: ACCCCCCdel1C) est associé avec le HCDT chez les Caucasiens (p = 5x10-03). Une réduction significative de l’activité luciférase est observée pour Hap1 (réduction de 68%, p<0.001) comparé au promoteur WT de FOXE1. Une réduction de 50% de l’expression de FOXE1 dans une lignée de cellules thyroïdienne humaine est suffisante pour réduire significativement la migration cellulaire (réduction de 55%, p<0.05). Un autre haplotype (Hap2: ACCCCCCC) est observé moins fréquemment chez les Afro-Américain comparés aux Caucasiens (p = 1.7x10-03) et Hap2 diminue l’activité luciférase (réduction de 26%, p<0.001). Deux haplotypes distincts sont trouvés fréquemment dans les contrôles Africains (Black-African descents). Le premier haplotype (Hap3: GTCCCAAC) est fréquent (30.2%) chez les contrôles Afro-Américains comparés aux contrôles Caucasiens (6.3%; p = 2.59 x 10-9) tandis que le second haplotype (Hap4: GTCCGCAC) est trouvé exclusivement chez les contrôles Afro-Américains (9.4%) et est absent chez les contrôles Caucasiens (P = 2.59 x 10-6). Pour la deuxième approche, le séquençage de l’exome de l’ADN leucocytaire entre les jumeaux MZ discordants n’a révélé aucune différence. D'où l'intérêt du projet de séquençage de l’ADN et l’ARN de thyroïdes ectopiques et orthotopiques dans lesquelles de l'expression monoallélique aléatoire dans a été observée, ce qui pourrait expliquer comment une mutation monoallélique peut avoir des conséquences pathogéniques. Finalement, le séquençage de l’exome d’une cohorte de 36 cas atteints d’HCDT a permis d’identifier de nouveaux variants probablement pathogéniques dans les gènes récurrents RYR3, SSPO, IKBKE et TNXB. Ces quatre gènes sont impliqués dans l’adhésion focale (jouant un rôle dans la migration cellulaire), suggérant un rôle direct dans les défauts de migration de la thyroïde. Les essais de migration montrent une forte diminution (au moins 60% à 5h) de la migration des cellules thyroïdiennes infectées par shRNA comparés au shCtrl dans 2 de ces gènes. Des zebrafish KO (-/- et +/-) pour ces nouveaux gènes seront réalisés afin d’évaluer leur impact sur l’embryologie de la thyroïde.

Role of Vascular Smooth Muscle Cell PiT-2 in Basal Ganglia Calcification

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-08

Trans-ethnic fine mapping highlights kidney-function genes linked to salt sensitivity

We analyzed genome-wide association studies (GWASs), including data from 71,638 individuals from four ancestries, for estimated glomerular filtration rate (eGFR), a measure of kidney function used to define chronic kidney disease (CKD). We identified 20 loci attaining genome-wide-significant evidence of association (p < 5 × 10(-8)) with kidney function and highlighted that allelic effects on eGFR at lead SNPs are homogeneous across ancestries. We leveraged differences in the pattern of linkage disequilibrium between diverse populations to fine-map the 20 loci through construction of "credible sets" of variants driving eGFR association signals. Credible variants at the 20 eGFR loci were enriched for DNase I hypersensitivity sites (DHSs) in human kidney cells. DHS credible variants were expression quantitative trait loci for NFATC1 and RGS14 (at the SLC34A1 locus) in multiple tissues. Loss-of-function mutations in ancestral orthologs of both genes in Drosophila melanogaster were associated with altered sensitivity to salt stress. Renal mRNA expression of Nfatc1 and Rgs14 in a salt-sensitive mouse model was also reduced after exposure to a high-salt diet or induced CKD. Our study (1) demonstrates the utility of trans-ethnic fine mapping through integration of GWASs involving diverse populations with genomic annotation from relevant tissues to define molecular mechanisms by which association signals exert their effect and (2) suggests that salt sensitivity might be an important marker for biological processes that affect kidney function and CKD in humans.

Rôle des cellules myéloïdes dans des modèles murins de la neuroinflammation

L’inflammation du système nerveux central (SNC), appelée neuroinflammation, est un aspect inséparable des maladies neurodégénératives chroniques comme la sclérose en plaques (SEP) et la maladie d’Alzheimer (MA). La caractérisation de la signature moléculaire spécifique à chaque population cellulaire dans des pathologies distinctes va aboutir à la compréhension et donc au contrôle de la neuroinflammation. Le présent ouvrage a pour but de mieux comprendre les mécanismes d’action de deux types cellulaires myéloïdes, la microglie et les neutrophiles, au cours des affections neuroinflammatoires du SNC. Ainsi, le premier objectif a été de comprendre le rôle des cytokines IL-36 dans la neuroinflammation établie au cours de l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Dans une seconde partie, l’objectif a été d’explorer l’action du GPR84, un récepteur couplé à la protéine G spécifique à la microglie dans le SNC, lors de l’altération des fonctions cérébrales dans un modèle de souris transgénique de la MA. Nos résultats démontrent que la voie de signalisation IL-36/IL36R est augmentée dans trois modèles différents de l’EAE, mais ne contribue pas au développement ni à la progression de la pathologie. En utilisant l’approche de cytométrie en flux nous identifions les neutrophiles comme la source majeure de l’IL-36γ. De plus, nous démontrons que la microglie exprime l’IL-36R et sa stimulation par l’IL-36γ conduit à la production de cytokines pro-inflammatoires. Dans un second temps, nous caractérisons l’augmentation de l’expression du GPR84 par la microglie dans le modèle murin de la MA APP/PS1. Ainsi, le croisement de ces souris avec des souris déficientes en GPR84 diminue l’activation et le recrutement de la microglie autour des plaques d’amyloïde-β et accélère le déclin cognitif. Nos études impliquent le GPR84 comme un acteur important dans le maintien de l’homéostasie neuronale puisque son absence favorise la dégénérescence des dendrites dans le cerveau. Les résultats obtenus dans cette thèse apportent de nouveaux éléments qui peuvent contribuer au développement des thérapies qui ciblent les cellules myéloïdes dans diverses pathologies du SNC. Ces données ouvrent de nouvelles pistes pour élucider le rôle de l’IL-36γ dans des maladies neurodégénératives. Enfin, pour une première fois, nous présentons un modèle murin permettant d’identifier le(s) ligand(s) endogène(s) du GPR84, une cible thérapeutique potentielle pour la prévention et/ou le traitement de la MA.

Mise en évidence de dysfonctions liées au développement de l'endométriose péritonérale Contributions angio-inflammatoires des cytokines et prostaglandines

L’endométriose est une maladie gynécologique, touchant les femmes en âge de procréer. Cette pathologie est caractérisée par la présence de tissu endométrial ectopique, c’est-à-dire en dehors de la cavité utérine. Des dysfonctions du système immunitaire sont de plus en plus souvent suspectées comme étant un des éléments responsables de la pathogenèse de cette maladie. L’objectif général de ce projet a donc été d’étudier les mécanismes cellulaires de molécules pro-inflammatoires aux propriétés variées et à l’expression anormalement élevée dans cette pathologie, que sont MIF et les prostaglandines PGE2 et PGF2α, dans les anomalies inflammatoires et invasives en cause dans cette pathologie. La première partie de nos travaux a porté sur l’étude d’un modèle murin de l’endométriose déficient du gène MIF. Le nombre et le volume des lésions collectées à partir des souris déficientes pour le gène MIF sont significativement inférieurs à ceux mesurés dans des souris sauvages utilisées comme contrôle. L’analyse par PCR des cellules isolées des lésions de souris déficientes du gène MIF a révélé une expression réprimée des protéines d’adhésion, d’inflammation et d’angiogenèse. Ces données démontrent pour la première fois que le MIF agit directement sur la croissance et la progression de lésions d’endométriose in vivo. Une partie de nos travaux a porté sur les molécules nécessaires au métabolisme de PGE2 et PGF2α dans l’endomètre eutopique des femmes normales et l’endomètre eutopique et ectopique des femmes atteintes d’endométriose. Selon nos données, l’expression de certains de ces facteurs est perturbée durant cette maladie, ce qui peut avoir des effets délétères sur la physiologie de la procréation. La stimulation des cellules ectopiques par PGF2α entraîne une libération accrue de VEGF et CXCL-8, ceci via l’induction de COX-2 et des deux variants d’épissage du récepteur FP. De plus, la PKC joue un rôle dans ce phénomène, dépendamment et indépendamment de la PLC. Par son effet inducteur sur la libération de VEGF et CXCL-8, PGF2α pourrait favoriser l’aspect inflammatoire et le développement ectopique des lésions d’endométriose, notamment par des phénomènes d’angiogenèse et de prolifération cellulaire accrus. L’effet de PGF2α sur la libération de VEGF et CXCL-8 par les cellules endométriales ectopiques pourrait également expliquer les quantités élevées de ces cytokines dans le liquide péritonéal des femmes atteintes d’endométriose, un phénomène suspecté dans l’infertilité et les douleurs associées à cette maladie. Nos derniers résultats obtenus à partir du liquide péritonéal montrent un profil cytokinique en faveur de l’angiogenèse et la prolifération des lésions d’endométriose, avec une forte augmentation des facteurs suivants : EGF, FGF-2, IL-1α, MIP-1β, TGFα, PDGF-AA, PDGF-BB, MCP-3, sCD40L, Gro Pan, IL-17α, MDC et Rantes, confortant nos observations préalables redéfinissant la maladie comme étant d’origine angio-inflammatoire. L’endométriose et ses symptômes sont des phénomènes complexes ayant probablement plus qu’une seule origine. Parmi les nombreux facteurs à l’expression altérée dans l’endométriose, notre étude montre que MIF, PGE2 et PGF2α, ainsi qu’une pléthore de facteurs pro-angiogéniques pourraient être de ceux jouant un rôle dans l’infertilité et les douleurs reliées à cette maladie.

Imaging of activated complement using ultrasmall superparamagnetic iron oxide particles (USPIO) - conjugated vectors: an in vivo in utero non-invasive method to predict placental insufficiency and abnormal fetal brain development.

In the current study, we have developed a magnetic resonance imaging-based method for non-invasive detection of complement activation in placenta and foetal brain in vivo in utero. Using this method, we found that anti-complement C3-targeted ultrasmall superparamagnetic iron oxide (USPIO) nanoparticles bind within the inflamed placenta and foetal brain cortical tissue, causing a shortening of the T2* relaxation time. We used two mouse models of pregnancy complications: a mouse model of obstetrics antiphospholipid syndrome (APS) and a mouse model of preterm birth (PTB). We found that detection of C3 deposition in the placenta in the APS model was associated with placental insufficiency characterised by increased oxidative stress, decreased vascular endothelial growth factor and placental growth factor levels and intrauterine growth restriction. We also found that foetal brain C3 deposition was associated with cortical axonal cytoarchitecture disruption and increased neurodegeneration in the mouse model of APS and in the PTB model. In the APS model, foetuses that showed increased C3 in their brains additionally expressed anxiety-related behaviour after birth. Importantly, USPIO did not affect pregnancy outcomes and liver function in the mother and the offspring, suggesting that this method may be useful for detecting complement activation in vivo in utero and predicting placental insufficiency and abnormal foetal neurodevelopment that leads to neuropsychiatric disorders.