Glucocorticoids, master modulators of the thymic catecholaminergic system?

There is evidence that the major mediators of stress, i.e., catecholamines and glucocorticoids, play an important role in modulating thymopoiesis and consequently immune responses. Furthermore, there are data suggesting that glucocorticoids influence catecholamine action. Therefore, to assess the putative relevance of glucocorticoid-catecholamine interplay in the modulation of thymopoiesis we analyzed thymocyte differentiation/maturation in non-adrenalectomized and andrenalectomized rats subjected to treatment with propranolol (0.4 mg·100 g body weight-1·day-1) for 4 days. The effects of β-adrenoceptor blockade on thymopoiesis in non-adrenalectomized rats differed not only quantitatively but also qualitatively from those in adrenalectomized rats. In adrenalectomized rats, besides a more efficient thymopoiesis [judged by a more pronounced increase in the relative proportion of the most mature single-positive TCRαβhigh thymocytes as revealed by two-way ANOVA; for CD4+CD8- F (1,20) = 10.92, P < 0.01; for CD4-CD8+ F (1,20) = 7.47, P < 0.05], a skewed thymocyte maturation towards the CD4-CD8+ phenotype, and consequently a diminished CD4+CD8-/CD4-CD8+ mature TCRαβhigh thymocyte ratio (3.41 ± 0.21 in non-adrenalectomized rats vs 2.90 ± 0.31 in adrenalectomized rats, P < 0.05) were found. Therefore, we assumed that catecholaminergic modulation of thymopoiesis exhibits a substantial degree of glucocorticoid-dependent plasticity. Given that glucocorticoids, apart from catecholamine synthesis, influence adrenoceptor expression, we also hypothesized that the lack of adrenal glucocorticoids affected not only β-adrenoceptor- but also α-adrenoceptor-mediated modulation of thymopoiesis.

Effect of carotid and aortic baroreceptors on cardiopulmonary reflex: the role of autonomic function

We determined the sympathetic and parasympathetic control of heart rate (HR) and the sensitivity of the cardiopulmonary receptors after selective carotid and aortic denervation. We also investigated the participation of the autonomic nervous system in the Bezold-Jarish reflex after selective removal of aortic and carotid baroreceptors. Male Wistar rats (220-270 g) were divided into three groups: control (CG, N = 8), aortic denervation (AG, N = 5) and carotid denervation (CAG, N = 9). AG animals presented increased arterial pressure (12%) and HR (11%) compared with CG, while CAG animals presented a reduction in arterial pressure (16%) and unchanged HR compared with CG. The sequential blockade of autonomic effects by atropine and propranolol indicated a reduction in vagal function in CAG (a 50 and 62% reduction in vagal effect and tonus, respectively) while AG showed an increase of more than 100% in sympathetic control of HR. The Bezold-Jarish reflex was evaluated using serotonin, which induced increased bradycardia and hypotension in AG and CAG, suggesting that the sensitivity of the cardiopulmonary reflex is augmented after selective denervation. Atropine administration abolished the bradycardic responses induced by serotonin in all groups; however, the hypotensive response was still increased in AG. Although the responses after atropine were lower than the responses before the drug, indicating a reduction in vagal outflow after selective denervation, our data suggest that both denervation procedures are associated with an increase in sympathetic modulation of the vessels, indicating that the sensitivity of the cardiopulmonary receptors was modulated by baroreceptor fibers.

Effect of oral sirolimus therapy on inflammatory biomarkers following coronary stenting

We studied the effect of oral sirolimus, administered to prevent and treat in-stent restenosis (ISR), on the variation of serum levels of inflammatory markers following coronary stenting with bare metal stents. The mean age of the patients was 56 ± 13 years, 65% were males and all had clinically manifested ischemia. Serum levels of high sensitivity C-reactive protein (hs-CRP) concentration were determined by chemiluminescence and serum levels of all other biomarkers by ELISA. One group of patients at high risk for ISR received a loading oral dose of 15 mg sirolimus and 5 mg daily thereafter for 28 days after stenting (SIR-G). A control group (CONT-G) was submitted to stenting without sirolimus therapy. The increase in hs-CRP concentration was highest at 24 h after stenting in both groups. A significant difference between SIR-G and CONT-G was observed at 4 weeks (-1.50 ± 5.0 vs -0.19 ± 0.4, P = 0.008) and lost significance 1 month after sirolimus discontinuation (-1.73 ± 4.3 vs -0.01 ± 0.7, P = 0.0975). A continuous fall in MMP-9 concentration was observed in SIR-G, with the greatest reduction at 4 weeks (-352.9 ± 455 vs +395.2 ± 377, P = 0.0004), while a positive variation was noted 4 weeks after sirolimus discontinuation (227 ± 708 vs 406.2 ± 472.1, P = 0.0958). SIR-G exhibited a higher increase in P-selectin after sirolimus discontinuation at week 8 (46.1 ± 67.9 vs 5.8 ± 23.7, P = 0.0025). These findings suggest that the anti-restenotic actions of systemic sirolimus include anti-proliferative effects and modulation of the inflammatory response with inhibition of adhesion molecule expression.

Ovariectomy does not affect the cardiac sympathovagal balance of female SHR but estradiol does

The low incidence of cardiovascular diseases, including hypertension, in premenopausal women has led to the conclusion that ovarian hormones may have a protective effect on the cardiovascular system. We evaluated the effects of ovariectomy and/or estradiol on sympathovagal balance and heart rate variability (HRV) in female spontaneously hypertensive rats (SHR) with tachycardia and compared them to Wistar rats (12 weeks old; N = 8-12). Ovariectomy (OVX) and/or estradiol (10 µg/kg) did not affect basal arterial pressure in either rat strain, but estradiol increased basal heart rate (HR) in OVX SHR (454 ± 18 vs 377 ± 9 bpm). HR changes elicited by methylatropine and propranolol were used to evaluate the sympathovagal balance. Ovariectomy did not affect the cardiac sympathovagal balance of any group, while estradiol increased sympathetic tone in OVX SHR (120 ± 8 vs 56 ± 10 bpm) and sham-operated Wistar rats (57 ± 7 vs 28 ± 4 bpm), and decreased the parasympathetic tone only in OVX SHR (26 ± 7 vs 37 ± 5 bpm). HRV was studied in the frequency domain (Fast Fourier Transformation). Spectra of HR series were examined at low frequency (LF: 0.2-0.75 Hz) and high frequency (HF: 0.75-3 Hz) bands. The power of LF, as well as the LF/HF ratio, was not affected by ovariectomy, but estradiol increased both LF (29 ± 4 vs 18 ± 3 nu in Wistar sham-operated, 26 ± 5 vs 15 ± 3 nu in Wistar OVX, 50 ± 3 vs 38 ± 4 nu in SHR sham-operated, and 51 ± 3 vs 42 ± 3 nu in SHR OVX) and LF/HF (0.48 ± 0.08 vs 0.23 ± 0.03 nu in Wistar sham-operated, 0.41 ± 0.14 vs 0.19 ± 0.05 nu in Wistar OVX, 0.98 ± 0.11 vs 0.63 ± 0.11 nu in SHR sham-operated, and 1.10 ± 0.11 vs 0.78 ± 0.1 nu in SHR OVX). Thus, we suggest that ovariectomy did not affect the cardiac sympathovagal balance of SHR or Wistar rats, while estradiol increased the sympathetic modulation of HR.

Hypothyroidism decreases proinsulin gene expression and the attachment of its mRNA and eEF1A protein to the actin cytoskeleton of INS-1E cells

The actions of thyroid hormone (TH) on pancreatic beta cells have not been thoroughly explored, with current knowledge being limited to the modulation of insulin secretion in response to glucose, and beta cell viability by regulation of pro-mitotic and pro-apoptotic factors. Therefore, the effects of TH on proinsulin gene expression are not known. This led us to measure: a) proinsulin mRNA expression, b) proinsulin transcripts and eEF1A protein binding to the actin cytoskeleton, c) actin cytoskeleton arrangement, and d) proinsulin mRNA poly(A) tail length modulation in INS-1E cells cultured in different media containing: i) normal fetal bovine serum - FBS (control); ii) normal FBS plus 1 µM or 10 nM T3, for 12 h, and iii) FBS depleted of TH for 24 h (Tx). A decrease in proinsulin mRNA content and attachment to the cytoskeleton were observed in hypothyroid (Tx) beta cells. The amount of eEF1A protein anchored to the cytoskeleton was also reduced in hypothyroidism, and it is worth mentioning that eEF1A is essential to attach transcripts to the cytoskeleton, which might modulate their stability and rate of translation. Proinsulin poly(A) tail length and cytoskeleton arrangement remained unchanged in hypothyroidism. T3 treatment of control cells for 12 h did not induce any changes in the parameters studied. The data indicate that TH is important for proinsulin mRNA expression and translation, since its total amount and attachment to the cytoskeleton are decreased in hypothyroid beta cells, providing evidence that effects of TH on carbohydrate metabolism also include the control of proinsulin gene expression.

Roles of estrogen and progesterone in modulating renal nerve function in the rat kidney

The maintenance of extracellular Na+ and Cl- concentrations in mammals depends, at least in part, on renal function. It has been shown that neural and endocrine mechanisms regulate extracellular fluid volume and transport of electrolytes along nephrons. Studies of sex hormones and renal nerves suggested that sex hormones modulate renal function, although this relationship is not well understood in the kidney. To better understand the role of these hormones on the effects that renal nerves have on Na+ and Cl- reabsorption, we studied the effects of renal denervation and oophorectomy in female rats. Oophorectomized (OVX) rats received 17β-estradiol benzoate (OVE, 2.0 mg·kg-1·day-1, sc) and progesterone (OVP, 1.7 mg·kg-1·day-1,sc). We assessed Na+ and Cl-fractional excretion (FENa+ and FECl-, respectively) and renal and plasma catecholamine release concentrations. FENa+, FECl-, water intake, urinary flow, and renal and plasma catecholamine release levels increased in OVX vs control rats. These effects were reversed by 17β-estradiol benzoate but not by progesterone. Renal denervation did not alter FENa+, FECl-, water intake, or urinary flow values vs controls. However, the renal catecholamine release level was decreased in the OVP (236.6±36.1 ng/g) and denervated rat groups (D: 102.1±15.7; ODE: 108.7±23.2; ODP: 101.1±22.1 ng/g). Furthermore, combining OVX + D (OD: 111.9±25.4) decreased renal catecholamine release levels compared to either treatment alone. OVE normalized and OVP reduced renal catecholamine release levels, and the effects on plasma catecholamine release levels were reversed by ODE and ODP replacement in OD. These data suggest that progesterone may influence catecholamine release levels by renal innervation and that there are complex interactions among renal nerves, estrogen, and progesterone in the modulation of renal function.

Influence of the dopaminergic system, CREB, and transcription factor-κB on cocaine neurotoxicity

Cocaine is a widely used drug and its abuse is associated with physical, psychiatric and social problems. Abnormalities in newborns have been demonstrated to be due to the toxic effects of cocaine during fetal development. The mechanism by which cocaine causes neurological damage is complex and involves interactions of the drug with several neurotransmitter systems, such as the increase of extracellular levels of dopamine and free radicals, and modulation of transcription factors. The aim of this review was to evaluate the importance of the dopaminergic system and the participation of inflammatory signaling in cocaine neurotoxicity. Our study showed that cocaine activates the transcription factors NF-κB and CREB, which regulate genes involved in cellular death. GBR 12909 (an inhibitor of dopamine reuptake), lidocaine (a local anesthetic), and dopamine did not activate NF-κB in the same way as cocaine. However, the attenuation of NF-κB activity after the pretreatment of the cells with SCH 23390, a D1 receptor antagonist, suggests that the activation of NF-κB by cocaine is, at least partially, due to activation of D1 receptors. NF-κB seems to have a protective role in these cells because its inhibition increased cellular death caused by cocaine. The increase in BDNF (brain-derived neurotrophic factor) mRNA can also be related to the protective role of both CREB and NF-κB transcription factors. An understanding of the mechanisms by which cocaine induces cell death in the brain will contribute to the development of new therapies for drug abusers, which can help to slow down the progress of degenerative processes.

Development of prebiotic food products and health benefits

In the current context from the nutritional and epidemiological point of view, it can be seen an occurrence increase of Chronic Non-Communicable Diseases, as well as the inflammatory ones, ordinarily associated to a wrong feed, poor in fibers and rich in fats and simple and refined carbohydrates. This view has evidenced a progressive increase of diseases, highlighting the importance of colonic microbiota as an active mechanism of infectious processes control and modulation of immunologic answer. Therefore, constant the worries related to recovering and maintenance of healthy intestines, stocked with prebiotic nutrients that support the survival of beneficial health agents. This way, researchers and the segment of food industry has encouraged the development of products with prebiotic properties, looking for the health promotion, treatment and diseases prevention, besides the strengthening on the competitive market. This article will embrace the contents about physiologic effects of the main known prebiotic, their potential in relation to fermentatives bacterias, new developed products and used methodologies to the recognition of pre and probiotic functions.

Action of octopamine and tyramine on muscles of Drosophila melanogaster larvae

Octopamine (OA) and tyramine (TA) play important roles in homeostatic mechanisms, behavior, and modulation of neuromuscular junctions in arthropods. However, direct actions of these amines on muscle force production that are distinct from effects at the neuromuscular synapse have not been well studied. We utilize the technical benefits of the Drosophila larval preparation to distinguish the effects of OA and TA on the neuromuscular synapse from their effects on contractility of muscle cells. In contrast to the slight and often insignificant effects of TA, the action of OA was profound across all metrics assessed. We demonstrate that exogenous OA application decreases the input resistance of larval muscle fibers, increases the amplitude of excitatory junction potentials (EJPs), augments contraction force and duration, and at higher concentrations (10−5 and 10−4 M) affects muscle cells 12 and 13 more than muscle cells 6 and 7. Similarly, OA increases the force of synaptically driven contractions in a cell-specific manner. Moreover, such augmentation of contractile force persisted during direct muscle depolarization concurrent with synaptic block. OA elicited an even more profound effect on basal tonus. Application of 10−5 M OA increased synaptically driven contractions by ∼1.1 mN but gave rise to a 28-mN increase in basal tonus in the absence of synaptic activation. Augmentation of basal tonus exceeded any physiological stimulation paradigm and can potentially be explained by changes in intramuscular protein mechanics. Thus we provide evidence for independent but complementary effects of OA on chemical synapses and muscle contractility.

The action of octopamine on muscles of Drosophila melanogaster larvae

Octopamine (OA) and tyramine (TA) play important roles in homeostatic mechanisms, behavior, and modulation of neuromuscular junctions in arthropods. However, direct actions of these amines on muscle force production that are distinct from effects at the neuromuscular synapse have not been well studied. We utilize the technical benefits of the Drosophila larval preparation to distinguish the effects of OA and TA on the neuromuscular synapse from their effects on contractility of muscle cells. In contrast to the slight and often insignificant effects of TA, the action of OA was profound across all metrics assessed. We demonstrate that exogenous OA application decreases the input resistance of larval muscle fibers, increases the amplitude of excitatory junction potentials (EJPs), augments contraction force and duration, and at higher concentrations (10(-5) and 10(-4) M) affects muscle cells 12 and 13 more than muscle cells 6 and 7. Similarly, OA increases the force of synaptically driven contractions in a cell-specific manner. Moreover, such augmentation of contractile force persisted during direct muscle depolarization concurrent with synaptic block. OA elicited an even more profound effect on basal tonus. Application of 10(-5) M OA increased synaptically driven contractions by ≈ 1.1 mN but gave rise to a 28-mN increase in basal tonus in the absence of synaptic activation. Augmentation of basal tonus exceeded any physiological stimulation paradigm and can potentially be explained by changes in intramuscular protein mechanics. Thus we provide evidence for independent but complementary effects of OA on chemical synapses and muscle contractility.

Force potentiation as a modulator of contractile performance: Implications for control of skeletal muscle force and energetics of work

This thesis investigated the modulation of dynamic contractile function and energetics of work by posttetanic potentiation (PTP). Mechanical experiments were conducted in vitro using software-controlled protocols to stimulate/determine contractile function during ramp shortening, and muscles were frozen during parallel incubations for biochemical analysis. The central feature of this research was the comparison of fast hindlimb muscles from wildtype and skeletal myosin light chain kinase knockout (skMLCK-/-) mice that does not express the primary mechanism for PTP: myosin regulatory light chain (RLC) phosphorylation. In contrast to smooth/cardiac muscles where RLC phosphorylation is indispensable, its precise physiological role in skeletal muscle is unclear. It was initially determined that tetanic potentiation was shortening speed dependent, and this sensitivity of the PTP mechanism to muscle shortening extended the stimulation frequency domain over which PTP was manifest. Thus, the physiological utility of RLC phosphorylation to augment contractile function in vivo may be more extensive than previously considered. Subsequent experiments studied the contraction-type dependence for PTP and demonstrated that the enhancement of contractile function was dependent on force level. Surprisingly, in the absence of RLC phosphorylation, skMLCK-/- muscles exhibited significant concentric PTP; consequently, up to ~50% of the dynamic PTP response in wildtype muscle may be attributed to an alternate mechanism. When the interaction of PTP and the catchlike property (CLP) was examined, we determined that unlike the acute augmentation of peak force by the CLP, RLC phosphorylation produced a longer-lasting enhancement of force and work in the potentiated state. Nevertheless, despite the apparent interference between these mechanisms, both offer physiological utility and may be complementary in achieving optimal contractile function in vivo. Finally, when the energetic implications of PTP were explored, we determined that during a brief period of repetitive concentric activation, total work performed was ~60% greater in wildtype vs. skMLCK-/- muscles but there was no genotype difference in High-Energy Phosphate Consumption or Economy (i.e. HEPC: work). In summary, this thesis provides novel insight into the modulatory effects of PTP and RLC phosphorylation, and through the observation of alternative mechanisms for PTP we further develop our understanding of the history-dependence of fast skeletal muscle function.

Nutrition parentérale du nouveau-né : modulation du stress oxydant et conséquences hépatiques

Introduction : Les enfants prématurés ont la particularité de naître alors que leur développement est souvent incomplet et nécessite la mise en œuvre de soins intensifs visant à poursuivre leur croissance en dehors de l’environnement utérin. Souvent cependant, le stade développemental de l’enfant ne lui permet pas d’assimiler une alimentation entérale du fait de l’immaturité de son système digestif. Le recours à une voie centrale délivrant les nutriments assurant le développement devient alors une nécessité. Ce type de nutrition, appelée nutrition parentérale (NP, ou total parenteral nutrition TPN), permet l’administration de molécules simples, directement dans le sang du prématuré. Il n’est toutefois pas exempt de risques puisqu’exposée à la lumière, la NP peut s’oxyder et générer des molécules oxydantes telles que des hydroperoxydes lipidiques susceptibles de se fragmenter par la suite en hydroxy-alkénals. Ceci devient problématique au vu de l’immaturité des systèmes de défenses antioxydants du nouveau-né prématuré. L’utilisation prolongée de la NP est d’ailleurs à l’origine de maladie hépatiques dans lesquelles le stress oxydant et la nécro-inflammation sont des composantes majeures. Nous avons émis l’hypothèse que l’infusion chez les enfants prématurés, d’aldéhydes d’origine lipidique est en relation avec le développement du stress oxydant et de l’inflammation hépatique. Objectif : Notre étude a consisté à évaluer la relation entre les quantités d’hydroxy-alkénals dans la NP et les effets hépatiques engendrés sur les marqueurs de stress oxydant et les voies de signalisation responsables d’une induction de processus inflammatoire. Dans ce but, nous avons cherché à mesurer la peroxydation lipidique dans l’émulsion lipidique de la NP et la conséquence de l’infusion en continue d’hydroxy-alkénals sur les marqueurs de stress oxydant, sur la voie de signalisation médiée par le Nuclear Factor κB et sur le déclenchement du processus inflammatoire hépatique. A la suite de ce travail, nous avons également travaillé sur des alternatives à la photoprotection, qui est la seule méthode réellement optimale pour réduire la peroxydation des lipides de la NP, mais cliniquement difficilement praticable. Résultats : Nos résultats ont mis en évidence la génération de 4-hydroxynonenal in vitro dans la NP, ce phénomène est augmenté par une exposition lumineuse. Dans ce cadre, nous avons montré l’inefficacité de l’ajout de multivitamines dans l’émulsion lipidique comme alternative à la photoprotection. Dans la validation biologique qui a suivi sur un modèle animal, nos résultats ont permis de démontrer que l’augmentation des adduits glutathion-hydroxynonenal était imputable à l’augmentation de 4-hydroxynonenal (4-HNE) dans la NP, et non à une peroxydation endogène. Nos données indiquent que la probable augmentation hépatique des niveaux de 4-HNE a conduit à une activation du NFκB responsable de l’activation de la transcription des gènes pro-inflammatoires du Tumour Necrosis Factor-α (TNF-α) et de l’interleukine-1 (IL-1). Nous avons alors évalué la capacité d’une émulsion lipidique enrichie en acides gras polyinsaturés (AGPI) n-3 à baisser les concentrations de 4-HNE dans la NP, mais également à moduler le stress oxydant et les marqueurs pro-inflammatoires. Enfin, nous avons démontré, en collaboration avec l’équipe du Dr Friel, que certains peptides isolés du lait humain (par un processus mimant la digestion) permettent également une modulation du stress oxydant et du processus inflammatoire. Conclusion : Le stress oxydant exogène issu de la NP a conduit par activation de facteurs de transcription intra-hépatiques au déclenchement d’un processus inflammatoire potentiellement responsable du développement de maladies hépatiques reliées à la NP telle que la cholestase. Dans ce sens, les AGPI n-3 et les peptides antioxydants peuvent se poser en tant qu’alternatives crédibles à la photoprotection.

Interleukin-15 in the pathogenesis of multiple sclerosis and its animal models

L'interleukine-15 (IL-15) contribue au développement et à l’activation des lymphocytes T CD8, des cellules immunes qui ont été impliquées dans plusieurs maladies auto-immunes telle la sclérose en plaques. Des niveaux élevés de l'IL-15 ont été trouvés chez les patients atteints de cette maladie comparativement aux témoins, mais aucune étude n'a examiné les effets de tels niveaux élevés sur les lymphocytes T CD8. Les objectifs de notre étude étaient 1- de caractériser l’expression de l'IL-15 par des lymphocytes B humains et de déterminer ses effets sur les fonctions des lymphocytes T CD8, et 2- d’évaluer l'expression in vivo de l'IL-15 dans des modèles murins de la sclérose en plaques. Nous avons établi que les cellules B humaines augmentaient leur expression de l'IL-15 suite à une stimulation via le CD40. De plus, les fonctions effectrices des lymphocytes T CD8 ont été significativement augmentées lors des co-cultures avec des cellules B alloréactives exprimant l'IL-15. Dans les modèles murins de la sclérose en plaques, nous avons détecté au sein du système nerveux central des cellules immunes exprimant l’IL-15 ainsi que des cellules T CD8 exprimant le récepteur pour cette cytokine à différents stades de la maladie. Nous avons démontré que les cellules B modulent des réponses des lymphocytes T CD8 via l’IL-15, ce qui suggère un rôle pour les cellules B dans la pathogenèse de la sclérose en plaques. Nous avons aussi mis en évidence la présence de cellules exprimant l’IL-15 dans le système nerveux central dans des modèles murins de cette maladie.

Modulation de la néovascularisation post-ischémique en présence de facteurs de risque cardiovasculaire

L’athérosclérose est la principale cause d’infarctus du myocarde, de mort subite d’origine cardiaque, d’accidents vasculaires cérébraux et d’ischémie des membres inférieurs. Celle-ci cause près de la moitié des décès dans les pays industrialisés. Lorsque les obstructions artérielles athérosclérotiques sont tellement importantes que les techniques de revascularisation directe ne peuvent être effectuées avec succès, la sévérité de l’ischémie tissulaire résiduelle dépendra de l’habilité de l’organisme à développer spontanément de nouveaux vaisseaux sanguins (néovascularisation). La néovascularisation postnatale est le résultat de deux phénomènes : la formation de nouveaux vaisseaux à partir de la vasculature existante (angiogenèse) et la formation de vaisseaux à partir de cellules souches progénitrices (vasculogenèse). Notre laboratoire a démontré que plusieurs facteurs de risque associés aux maladies cardiovasculaires (tabagisme, vieillissement, hypercholestérolémie) diminuaient également la réponse angiogénique suite à une ischémie. Cependant, les mécanismes précis impliqués dans cette physiopathologie sont encore inconnus. Un point commun à tous ces facteurs de risque cardiovasculaire est l’augmentation du stress oxydant. Ainsi, le présent ouvrage visait à élucider l’influence de différents facteurs de risque cardiovasculaire et du stress oxydant sur la néovascularisation. Nos résultats démontrent que l’exposition à la fumée de cigarette et le vieillissement sont associés à une diminution de la néovascularisation en réponse à l’ischémie, et que ceci est au moins en partie causé par une augmentation du stress oxydant. De plus, nous démontrons que les acides gras dérivés de la diète peuvent affecter la réponse à l’ischémie tissulaire. La première étude du projet de recherche visait à évaluer l’impact de l’exposition à la fumée de cigarette sur la néovascularisation post-ischémique, et l’effet d’une thérapie antioxydante. L’exposition à la fumée de cigarette a été associée à une réduction significative de la récupération du flot sanguin et de la densité des vaisseaux dans les muscles ischémiques. Cependant, une récupération complète de la néovascularisation a été démontrée chez les souris exposées à la fumée de cigarette et traitées au probucol ou aux vitamines antioxydantes. Nous avons démontré qu’une thérapie antioxydante administrée aux souris exposées à la fumée de cigarette était associée à une réduction significative des niveaux de stress oxydant dans le plasma et dans les muscles ischémiques. De plus, les cellules endothéliales progénitrices (EPCs) exposées à de l’extrait de fumée de cigarette in vitro présentent une diminution significative de leur activité angiogénique (migration, adhésion et incorporation dans les tissus ischémiques) qui a été complètement récupérée par le probucol et les vitamines antioxydantes. La deuxième étude avait pour but d’investiguer le rôle potentiel de la NADPH oxydase (Nox2) pour la modulation de la néovascularisation post-ischémique dans le contexte du vieillissement. Nous avons trouvé que l’expression de la Nox2 est augmentée par le vieillissement dans les muscles ischémiques des souris contrôles. Ceci est associé à une réduction significative de la récupération du flot sanguin après l’ischémie chez les vieilles souris contrôles comparées aux jeunes. Nous avons aussi démontré que la densité des capillaires et des artérioles est significativement réduite dans les muscles ischémiques des animaux vieillissants alors que les niveaux de stress oxydant sont augmentés. La déficience en Nox2 réduit les niveaux de stress oxydant dans les tissus ischémiques et améliore la récupération du flot sanguin et la densité vasculaire chez les animaux vieillissants. Nous avons aussi démontré que l’activité fonctionnelle des EPCs (migration et adhésion à des cellules endothéliales matures) est significativement diminuée chez les souris vieillissantes comparée aux jeunes. Cependant, la déficience en Nox2 est associée à une récupération de l’activité fonctionnelle des EPCs chez les animaux vieillissants. Nous avons également démontré une augmentation pathologique du stress oxydant dans les EPCs isolées d’animaux vieillissants. Cette augmentation de stress oxydant dans les EPCs n’est pas présente chez les animaux déficients en Nox2. La troisième étude du projet de recherche a investigué l’effet des acides gras dérivés de la diète sur la néovascularisation postnatale. Pour ce faire, les souris ont reçu une diète comprenant 20% d’huile de maïs (riche en oméga-6) ou 20% d’huile de poisson (riche en oméga-3). Nos résultats démontrent qu’une diète riche en oméga-3 améliore la néovascularisation post-ischémique au niveau macro-vasculaire, micro-vasculaire et clinique comparée à une diète riche en oméga-6. Cette augmentation de la néovascularisation postnatale est associée à une réduction du ratio cholestérol total/cholestérol HDL dans le sérum et à une amélioration de la voie VEGF/NO dans les tissus ischémiques. De plus, une diète riche en acides gras oméga-3 est associée à une augmentation du nombre d’EPCs au niveau central (moelle osseuse) et périphérique (rate). Nous démontrons aussi que l’activité fonctionnelle des EPCs (migration et incorporation dans des tubules de cellules endothéliales matures) est améliorée et que le niveau de stress oxydant dans les EPCs est réduit par la diète riche en oméga-3. En conclusion, nos études ont permis de déterminer l’impact de différents facteurs de risque cardiovasculaire (tabagisme et vieillissement) et des acides gras dérivés de la diète (oméga-3) sur la néovascularisation post-ischémique. Nous avons aussi identifié plusieurs mécanismes qui sont impliqués dans cette physiopathologie. Globalement, nos études devraient contribuer à mieux comprendre l’effet du tabagisme, du vieillissement, des oméga-3, et du stress oxydant sur l’évolution des maladies vasculaires ischémiques.

La modulation transcriptionnelle du neuropeptide enképhaline par les récepteurs nucléaires Nur77 et RXRγ

Certains neuropeptides (enképhaline et neurotensine) sont des modulateurs du système dopaminergique. Chez les rongeurs, le traitement avec l’antipsychotique typique halopéridol (antagoniste des récepteurs D2), augmente fortement leurs niveaux d’ARNm dans le striatum, une structure centrale du système dopaminergique qui contrôle l’activité locomotrice. Comme l’halopéridol est associé avec de nombreux effets secondaires moteurs, on peut penser que la modulation des neuropeptides est possiblement un mécanisme d’adaptation visant à rétablir l’homéostasie du système dopaminergique après le blocage des récepteurs D2. Cependant, le mécanisme moléculaire de cette régulation transcriptionnelle n’est pas bien compris. Nur77 est un facteur de transcription de la famille des récepteurs nucléaires orphelins qui agit en tant que gène d’induction précoce. Le niveau de son ARNm est aussi fortement augmenté dans le striatum suivant un traitement avec halopéridol. Plusieurs évidences nous suggèrent que Nur77 est impliqué dans la modulation transcriptionnelle des neuropeptides. Nur77 peut former des hétérodimères fonctionnels avec le récepteur rétinoïde X (RXR). En accord avec une activité transcriptionnelle d’un complexe Nur77/RXR, l’agoniste RXR (DHA) réduit tandis que l’antagoniste RXR (HX531) augmente les troubles moteurs induits par un traitement chronique à l’halopéridol chez les souris sauvages tandis que ces ligands pour RXR n’ont aucun effet chez les souris Nur77 nulles. Nos travaux ont révélé que l’antagoniste RXR (HX531) réduit l’augmentation des niveaux d’enképhaline suivant un traitement chronique avec l’halopéridol. Nous avons ensuite démontré la liaison in vitro de Nur77 sur un élément de réponse présent dans le promoteur proximal de la proenképhaline, le peptide précurseur de l’enképhaline. Ces résultats supportent l’hypothèse que Nur77, en combinaison avec RXR, pourrait participer à la régulation transcriptionnelle des neuropeptides dans le striatum et donc contribuer à la neuroadaptation du système dopaminergique suivant un traitement aux antipsychotiques typiques.