Early antibiotic administration affects the gut barrier function and the immune response to oral antigen in suckling rats

Abstract: The increasingly high hygienic standards characterizing westernized societies correlate with an increasingly high prevalence of allergic disease. Initially based on these observations, the hygiene hypothesis postulates that reduced microbial stimulation during infancy impairs the immune system development and increases the risk of allergy. Moreover, there is increasing evidence that the crosstalk existing between the intestine and the resident microbiota is crucial for gut homeostasis. In particular, bacterial colonization of the gut affects the integrity of the gut barrier and stimulates the development of the gut associated immune tissue, both phenomena being essential for the immune system to mount a controlled response to food antigens. Therefore, alterations in the microbial colonization process, by compromising the barrier homeostasis, may increase the risk of food allergy. In this context, antibiotic treatment, frequently prescribed during infancy, affects gut colonization by bacteria. However, little is known about the impact of alterations in the colonization process on the maturation of the gut barrier and on the immunological response to oral antigens. The objective of this work was to determine the impact of a commercial antibiotic preparation employed in pediatric settings on the gut barrier status at the critical period of the suckling/weaning transition and to evaluate the physiological consequences of this treatment in terms of immune response to food antigens. We established an antibiotic-treated suckling rat model relevant to the pediatric population in terms of type, dose and route of administration of the antibiotic and of changes in the patterns of microbial colonization. Oral tolerance to a novel luminal antigen (ovalbumin) was impaired when the antigen was introduced during antibiotic treatment. These results paralleled to alterations in the intestinal permeability to macromolecules and reduced intestinal expression of genes coding for the major histocomptatibility complex II molecules, which suggest a reduced capacity of antigen handling and presentation in the intestine of the antibiotic-treated animals. In addition, low luminal IgA levels and reduced intestinal expression of genes coding for antimicrobial proteins suggest that protection against pathogens was reduced under antibiotic treatment. In conclusion, we observed in suckling rats that treatment with abroad-spectrum antibiotic commonly used in pediatric practices reduced the capacity of the immune system to develop tolerance. The impact of the antibiotic treatment on the immune response to the antigen-was likely mediated by the alterations of the gut microbiota, through impairment in the mechanisms of antigen handling and presentation. This work reinforces the body of data supporting a key role of the intestinal microbiota modulating the risk of allergy development and leads us to propose that the introduction of new food antigens should be avoided during antibiotic treatment in infants. Résumé: L'augmentation du niveau d'hygiène caractérisant les sociétés occidentales semble être fortement corrélée avec l'augmentation des cas d'allergie dans ces pays. De cette observation est née l'hypothèse qu'une diminution des stimuli microbiens pendant l'enfance modifie le développement du système immunitaire augmentant ainsi le risque d'allergie. En ce sens, un nombre croissant de données indiquent que les interactions existant entre l'intestin et les bactéries résidantes sont cruciales pour l'équilibre du système. En effet, la présence de bactéries dans l'intestin affecte l'intégrité de sa fonction de barrière et stimule le développement du système immunitaire intestinal. Ces deux paramètres étant essentiels à la mise en place d'une réponse contrôlée vis à vis d'un antigène reçu oralement, toute modification du processus naturel de colonisation compromettant l'équilibre intestinal pourrait augmenter le risque d'allergie. Les traitements aux antibiotiques, fréquemment prescrits en pédiatrie, modifient de façon conséquente le processus de colonisation bactérienne. Cependant peu de données existent concernant l'impact d'une altération du processus de colonisation sur la maturation de la barrière intestinale et de la réponse immunitaire dirigée contre un antigène. L'objectif de ce travail était de déterminer l'impact d'un antibiotique commercial et employé en pédiatrie sur l'état de la barrière intestinale au moment critique du sevrage et d'évaluer les conséquences physiologiques d'un tel traitement sur la réponse immune à un antigène alimentaire. Nous avons mis en place un modèle de rats allaités, traités à l'antibiotique, le plus proche possible des pratiques pédiatriques, en terme de nature, dose et voie d'administration de l'antibiotique. Nous avons constaté que l'établissement de la tolérance orale à un nouvel antigène (l'ovalbumine) est altéré quand celui-ci est donné pour la première fois au cours du traitement antibiotique. Ces résultats coïncident avec une diminution de la perméabilité intestinale aux macromolécules, ainsi qu'avec une diminution de l'expression des gènes codant pour les molécules du complexe majeur d'histocomptatibilité de classe II, suggérant une modification de l'apprêtement et de la présentation de l'antigène au niveau intestinal chez les rats traités à l'antibiotique. De plus, un faible taux d'IgA et une diminution de l'expression des gènes codant pour des protéines antimicrobiennes, observés après l'administration d'antibiotique, laissent à penser que la protection contre un pathogène est diminuée lors d'un traitement antibiotique. En conclusion, nous avons observé qu'un traitement antibiotique à large spectre d'activité, couramment utilisé en pédiatrie, réduit la capacité d'induction de la tolérance orale chez le rat allaité. L'impact du traitement antibiotique sur la réponse immune semble induite par l'altération de la flore intestinale via son effet sur les mécanismes d'apprêtement et de présentation de l'antigène. Ce travail renforce l'ensemble des données existantes qui accorde à la flore intestinale un rôle clef dans la modulation du risque de développement d'allergie et nous amène à recommander d'éviter l'introduction d'un nouvel aliment lorsqu'un enfant est traité aux antibiotiques.

Emerging roles of non-coding RNAs in pancreatic β-cell function and dysfunction.

Pancreatic β-cells play a central role in glucose homeostasis by tightly regulating insulin release according to the organism's demand. Impairment of β-cell function due to hostile environment, such as hyperglycaemia and hyperlipidaemia, or due to autoimmune destruction of β-cells, results in diabetes onset. Both environmental factors and genetic predisposition are known to be involved in the development of the disease, but the exact mechanisms leading to β-cell dysfunction and death remain to be characterized. Non-coding RNA molecules, such as microRNAs (miRNAs), have been suggested to be necessary for proper β-cell development and function. The present review aims at summarizing the most recent findings about the role of non-coding RNAs in the control of β-cell functions and their involvement in diabetes. We will also provide a perspective view of the future research directions in the field of non-coding RNAs. In particular, we will discuss the implications for diabetes research of the discovery of a new communication mechanism based on cell-to-cell miRNA transfer. Moreover, we will highlight the emerging interconnections between miRNAs and epigenetics and the possible role of long non-coding RNAs in the control of β-cell activities.

Selective disruption of Tcf7l2 in the pancreatic β cell impairs secretory function and lowers β cell mass.

Type 2 diabetes (T2D) is characterized by β cell dysfunction and loss. Single nucleotide polymorphisms in the T-cell factor 7-like 2 (TCF7L2) gene, associated with T2D by genome-wide association studies, lead to impaired β cell function. While deletion of the homologous murine Tcf7l2 gene throughout the developing pancreas leads to impaired glucose tolerance, deletion in the β cell in adult mice reportedly has more modest effects. To inactivate Tcf7l2 highly selectively in β cells from the earliest expression of the Ins1 gene (∼E11.5) we have therefore used a Cre recombinase introduced at the Ins1 locus. Tcfl2(fl/fl)::Ins1Cre mice display impaired oral and intraperitoneal glucose tolerance by 8 and 16 weeks, respectively, and defective responses to the GLP-1 analogue liraglutide at 8 weeks. Tcfl2(fl/fl)::Ins1Cre islets displayed defective glucose- and GLP-1-stimulated insulin secretion and the expression of both the Ins2 (∼20%) and Glp1r (∼40%) genes were significantly reduced. Glucose- and GLP-1-induced intracellular free Ca(2+) increases, and connectivity between individual β cells, were both lowered by Tcf7l2 deletion in islets from mice maintained on a high (60%) fat diet. Finally, analysis by optical projection tomography revealed ∼30% decrease in β cell mass in pancreata from Tcfl2(fl/fl)::Ins1Cre mice. These data demonstrate that Tcf7l2 plays a cell autonomous role in the control of β cell function and mass, serving as an important regulator of gene expression and islet cell coordination. The possible relevance of these findings for the action of TCF7L2 polymorphisms associated with Type 2 diabetes in man is discussed.

Cirp function and characterisation in RNA and microRNAs

In order to search for novel genes involved in cell proliferation, the hypothesis was that by infecting primary cells with a cDNA library of immortal cells would render immortalizing genes. Consequently it has been discovered CIRP (Cold inducible RNA-binding protein). Mammalian cells exposed to mild hypothermia show a general inhibition of protein synthesis and a concomitant increase in the expression of a small number of cold-shock mRNAs and proteins. Rbm3, another RNA binding protein belonging to the same family, has been postulated to facilitate protein synthesis at mild cold shock. To investigate if the same occurs for CIRP, CIRP was overexpressed in primary cells and protein sintesis was measured. Interestingly, CIRP increased protein synthesis, however, such increase did not involve an increase in the polysome fraction or affected the ribosome profile. In addition, the effect caused by CIRP inhibition or knockdown was also analyzed. Different siRNAs against CIRP were tested. Once checked their efficiency by decreasing CIRP at mRNA and protein levels, proliferation was tested by BrdU, cell number (DAPI) and proliferation curves were performed. Interestingly, CIRP provoke a decreased proliferation in primary cells: MEFs, HMEC; and cancer cells: TERA2 and HeLa. In conclusion, we describe for the first time that CIRP bypasses replicative senescence when over-expressed at physiological temperature (37ºC) by increasing a general protein synthesis. This effect is achieved through ERK1/2 activation in MEFs.The decrease in growth rate found in mammalian cells treated with mild cold stress is not entirely attributable to arrested metabolism. This decrease may also involve an active process in which CIRP and other stress-responsive proteins play a fundamental role in stimulating proliferation. Although most cell proteins are down-regulated or inhibited with cold stress, CIRP is activated to maintain cells in an active proliferative status and its overexpression at 37°C might be potentially oncogenic.

CD8 beta increases CD8 coreceptor function and participation in TCR-ligand binding.

To study the role of CD8 beta in T cell function, we derived a CD8 alpha/beta-(CD8-/-) T cell hybridoma of the H-2Kd-restricted N9 cytotoxic T lymphocyte clone specific for a photoreactive derivative of the Plasmodium berghei circumsporozoite peptide PbCS 252-260. This hybridoma was transfected either with CD8 alpha alone or together with CD8 beta. All three hybridomas released interleukin 2 upon incubation with L cells expressing Kd-peptide derivative complexes, though CD8 alpha/beta cells did so more efficiently than CD8 alpha/alpha and especially CD8-/- cells. More strikingly, only CD8 alpha/beta cells were able to recognize a weak agonist peptide derivative variant. This recognition was abolished by Fab' fragments of the anti-Kd alpha 3 monoclonal antibody SF1-1.1.1 or substitution of Kd D-227 with K, both conditions known to impair CD8 coreceptor function. T cell receptor (TCR) photoaffinity labeling indicated that TCR-ligand binding on CD8 alpha/beta cells was approximately 5- and 20-fold more avid than on CD8 alpha/a and CD8-/- cells, respectively. SF1-1.1.1 Fab' or Kd mutation D227K reduced the TCR photoaffinity labeling on CD8 alpha/beta cells to approximately the same low levels observed on CD8-/- cells. These results indicate that CD8 alpha/beta is a more efficient coreceptor than CD8alpha/alpha, because it more avidly strengthens TCR-ligand binding.

Thyroid function and prevalent and incident metabolic syndrome in older adults: the Health, Ageing and Body Composition Study.

OBJECTIVE: Both subclinical hypothyroidism and the metabolic syndrome have been associated with increased risk of coronary heart disease events. It is unknown whether the prevalence and incidence of metabolic syndrome is higher as TSH levels increase, or in individuals with subclinical hypothyroidism. We sought to determine the association between thyroid function and the prevalence and incidence of the metabolic syndrome in a cohort of older adults. DESIGN: Data were analysed from the Health, Ageing and Body Composition Study, a prospective cohort of 3075 community-dwelling US adults. PARTICIPANTS: Two thousand one hundred and nineteen participants with measured TSH and data on metabolic syndrome components were included in the analysis. MEASUREMENTS: TSH was measured by immunoassay. Metabolic syndrome was defined per revised ATP III criteria. RESULTS: At baseline, 684 participants met criteria for metabolic syndrome. At 6-year follow-up, incident metabolic syndrome developed in 239 individuals. In fully adjusted models, each unit increase in TSH was associated with a 3% increase in the odds of prevalent metabolic syndrome (OR, 1.03; 95% CI, 1.01-1.06; P = 0.02), and the association was stronger for TSH within the normal range (OR, 1.16; 95% CI, 1.03-1.30; P = 0.02). Subclinical hypothyroidism with a TSH > 10 mIU/l was significantly associated with increased odds of prevalent metabolic syndrome (OR, 2.3; 95% CI, 1.0-5.0; P = 0.04); the odds of incident MetS was similar (OR 2.2), but the confidence interval was wide (0.6-7.5). CONCLUSIONS: Higher TSH levels and subclinical hypothyroidism with a TSH > 10 mIU/l are associated with increased odds of prevalent but not incident metabolic syndrome.

Roles of mGluR5 in synaptic function and plasticity of the mouse thalamocortical pathway.

The group I metabotropic glutamate receptor 5 (mGluR5) has been implicated in the development of cortical sensory maps. However, its precise roles in the synaptic function and plasticity of thalamocortical (TC) connections remain unknown. Here we first show that in mGluR5 knockout (KO) mice bred onto a C57BL6 background cytoarchitectonic differentiation into barrels is missing, but the representations for large whiskers are identifiable as clusters of TC afferents. The altered dendritic morphology of cortical layer IV spiny stellate neurons in mGluR5 KO mice implicates a role for mGluR5 in the dendritic morphogenesis of excitatory neurons. Next, in vivo single-unit recordings of whisker-evoked activity in mGluR5 KO adults demonstrated a preserved topographical organization of the whisker representation, but a significantly diminished temporal discrimination of center to surround whiskers in the responses of individual neurons. To evaluate synaptic function at TC synapses in mGluR5 KO mice, whole-cell voltage-clamp recording was conducted in acute TC brain slices prepared from postnatal day 4-11 mice. At mGluR5 KO TC synapses, N-methyl-D-aspartate (NMDA) currents decayed faster and synaptic strength was more easily reduced, but more difficult to strengthen by Hebbian-type pairing protocols, despite a normal developmental increase in alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor (AMPAR)-mediated currents and presynaptic function. We have therefore demonstrated that mGluR5 is required for synaptic function/plasticity at TC synapses as barrels are forming, and we propose that these functional alterations at the TC synapse are the basis of the abnormal anatomical and functional development of the somatosensory cortex in the mGluR5 KO mouse.

Obesity in an ageing society implications for health, physical function and health service utilisation.

Key Findings • Based on body mass index (BMI) measurements, 36% of Irish over 50s are obese and a further 43% are overweight. • Based on waist circumference measurements, 52% of Irish over 50s are ‘centrally obese’, i.e., with a ‘substantially increased’ waist circumference, while a further 25% have an ‘increased’ waist circumference. • Using BMI as an indicator of obesity, a higher proportion of men (38%) are obese than women (33%); however, using waist circumference as an indicator of obesity, a higher proportion of women (56%) have a ‘substantially increased’ waist circumference than men (48%). • The prevalence of obesity in Irish men over 50 is comparable with US men over 50 (while English rates are much lower).     .This resource was contributed by The National Documentation Centre on Drug Use.

The Holiness Code between D and P. Some Comments on the Function and Significance of Leviticus 17-26 in the Composition of the Torah.

(Résumé de l'ouvrage) Das Deuteronomium nimmt sowohl in der Literaturgeschichte der alttestamentlichen Geschichtsbücher Josua bis Könige eine Schlüsselstellung ein als auch für die Entstehung des Pentateuchs. Wie lassen sich diese beiden Funktionen vereinbaren? Mit der Verhältnisbestimmung haben sich namhafte Wissenschafter der Arbeitsgruppe »Biblical and Ancient Near Eastern Law« im Rahmen der Internationalen Treffen der Society of Biblical Literature in Berlin (2002) und Cambridge (2003) befasst. Der Band präsentiert die neuesten Forschungsergebnisse. Er enthält Vorträge von E. Otto, K. Schmid, H.-C. Schmitt, T. Römer, W.M. Schniedewind, G.N. Knoppers, R. Achenbach, M.M. Zahn und C. Nihan.

Constitutively active G protein-coupled receptor mutants: implications on receptor function and drug action.

Mutations of GPCRs can increase their constitutive (agonist-independent) activity. Some of these mutations have been artificially introduced by site-directed mutagenesis; others occur spontaneously in human diseases. The analysis of constitutively active GPCR mutants has attracted a large interest in the past decade, providing an important contribution to our understanding of the molecular mechanisms underlying receptor function and drug action.

An analysis of the components of pain, function, and health-related quality of life in patients with failed back surgery syndrome treated with spinal cord stimulation or conventional medical management

Objectives: Failed back surgery syndrome (FBSS) patients experience pain, functional disability, and reduced health-related quality of life (HRQoL) despite anatomically successful surgery. Examining sub-dimensions of health outcomes measures provides insight into patient well-being. Materials and Methods: The international multicenter PROCESS trial collected detailed HRQoL (EuroQol-5D; Short-Form 36) and function (Oswestry Disability Index) information on 100 FBSS patients. Results: At baseline, patients reported moderate-to-severe leg and back pain adversely affecting all dimensions of function and HRQoL. Compared with conventional medical management alone, patients also receiving spinal cord stimulation (SCS) reported superior pain relief, function, and HRQoL at six months on overall and most sub-component scores. The majority of these improvements with SCS were sustained at 24 months. Nonetheless, 36-40% of patients experienced ongoing marked disability (standing, lifting) and HRQoL problems (pain/discomfort). Conclusions: Longer-term patient management and research must focus on these refractory FBSS patients with persisting poor function and HRQoL outcomes.

Iodine intakes of 100-300 μg/d do not modify thyroid function and have modest anti-inflammatory effects.

Little information is available as to whether doses of iodide similar to those recommended in clinical practice for the prevention of iodine deficiency in pregnant women affect thyroid function. The aim of the present study was to analyse whether doses of iodide can affect thyroid function in adults, and evaluate its effect on plasma markers of oxidative stress, inflammation and acute-phase proteins. A total of thirty healthy volunteers (ten men and twenty women) with normal thyroid function were randomly assigned to three groups (n 10). Each group received a daily dose of 100, 200 or 300 μg of iodide in the form of KI for 6 months. Free tetraiodothyronine (FT4) levels at day 60 of the study were higher in the groups treated with 200 and 300 μg (P = 0·01), and correlated with the increase in urinary iodine (r 0·50, P = 0·007). This correlation lost its significance after adjustment for the baseline FT4. The baseline urinary iodine and FT4 correlated positively with the baseline glutathione peroxidase. On day 60, urinary iodine correlated with C-reactive protein (r 0·461, P = 0·018), and free triiodothyronine correlated with IL-6 (r - 0·429, P = 0·025). On day 60, the changes produced in urinary iodine correlated significantly with the changes produced in α1-antitrypsin (r 0·475, P = 0·014) and ceruloplasmin (r 0·599, P = 0·001). The changes in thyroid-stimulating hormone correlated significantly with the changes in α1-antitrypsin (r - 0·521, P = 0·005) and ceruloplasmin (r - 0·459, P = 0·016). In conclusion, the administration of an iodide supplement between 100 and 300 μg/d did not modify thyroid function in a population with adequate iodine intake. The results also showed a slight anti-inflammatory and antioxidative action of iodide.

Function and regulation of the scaffold protein IB1/JIP-1 in the uro-genital tract.

RESUME Ce mémoire de thèse traite de l'étude de la « scaffold »protéine ou protéine «échafaud», « Islet-Brain1/ JNK Interacting Protein 1 » (IB1/JIP-1) dans la vessie et la prostate, deux organes importants de l'appareil uro-genital. Cette protéine, mise en évidence dans notre laboratoire à la fin des année 90, a été reconnue pour réguler la voie de signalisation des « Mitogen-Activated Protein Kinases » (MAPKs), et en particulier de la MAPK appelée c-Jun N-terminal Kinase (JNK). Le réseau de voie de signalisation permet aux cellules de percevoir les changements dans le milieu extracellulaire et de permettre une réponse appropriée à ces différents stimuli. La connaissance des voies de signalisation a permis de mettre en évidence leur rôle crucial tant dans l'homéostase des tissus sains que dans des processus pathologiques comme l'oncogenèse. Parmi une vingtaine de voie de signalisation, la voie de signalisation des «MAPKinases » est une des plus importantes et a été montrée pour participer à diverses fonctions cellulaires telles que la différentiation, la motilité, la division et la mort cellulaire. La voie de signalisation des « MAPKinases » est typiquement constituée d'un module de trois kinases qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. On note la présence d'une MAPK, d'un activateur de MAPK et d'un activateur de l'activateur de MAPK. Une fois la MAPK activée, elle permettra la régulation de différentes cibles dont certain facteur de transcription. Chez les mammifères, il existe 3 grands groupes de MAPKs : the extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK 1/2) cascade, qui régule préférentiellement la croissance et la différentiation cellulaire, ainsi que les cascades JNK et p38 qui régulent préférentiellement la réponse à différents stress cellulaires telle que l'inflammation ou l'apoptose. JNK est activé par différents stress cellulaire telle que les cytokines inflammatoires. JNK est également requis au cours du développement embryonnaire et contribue à la mort (apoptose) ou à la prolifération cellulaire. Plusieurs études ont mis en évidence le rôle de JNK durant le processus tumoral, sans que son rôle soit clairement identifié. JNK pourrait avoir des fonctions différentes durant l'initiation puis de la progression tumorale. Chez les mammifères, les voies de signalisation intracellulaires forment un réseau complexe et elles interagissent entre elles, ce qui permet aux cellules une réponse adéquate aux multitudes de stimuli existants dans les organismes pluricellulaires. Parmi plusieurs mécanismes de régulation, les protéines dites « scaffold » ou «échafaud » jouent un rôle crucial dans l'homéostase de la voie de signalisation des «MAPKinase ». L'introduction revoit brièvement ces différents aspects, de la voie de signalisation des «MAPKinase et des connaissance sur IB1/JIP-1. Les premières études effectuées sur IB1/JIP-1 ont montré une expression relativement spécifique de cette protéine dans certains types de neurones ainsi que dans la cellule beta-sécrétrice d'insuline. IB1/JIP-1 régule la voie de signalisation JNK par interaction avec les différents composants du module, modifiant ainsi le spectre de substrats activés par JNK. La fonction précise de IB1/JIP-1 n'était pas encore élucidée, mais plusieurs travaux mettaient en lumière un rôle dans la régulation, et la sous-location cellulaire des composants de la voie de signalisation JNK, ainsi que dans la survie cellulaire à certain stress. Cette expression relativement spécifique est intrigante car elle suggère que sa présence serait nécessaire à une régulation spécifique de la MAPKinase JNK ou à certaines autres fonctions cellulaires également spécifiques de certains tissus. Le premier but de ce travail a consisté à mettre en évidence l'expression de IB1/JIP-1 dans l'appareil uro-génital et plus particulièrement dans la vessie et la prostate. Nos résultats ont montré que IB1/JIP-1 est spécifiquement exprimé au niveau de l'urothélium vésical, mais pas dans le muscle lisse. Il en est de même au niveau de la prostate où IB1/JIP-1 est exprimé spécifiquement au niveau de l'épithélium sécrétoire et absent au niveau du stroma fibro-musculaire. La vessie et la prostate sont des organes ou l'activité JNK pourrait être crucial tant dans l' homeostase tissulaire que dans le développement de pathologies bénignes ou malignes. La vessie et la prostate sont le siège fréquent de tumeur. La base pour le développement du cancer est complexe et implique plusieurs anomalies génétiques. Ce processus complexe lié au développement tumoral est encore loin d`être complètement élucidé, raison pour laquelle il est crucial de poursuivre l'étude des différents gènes pouvant être impliqué dans ces processus ou pouvant être utilisé comme outil thérapeutique. Dans l'urothelium de la vessie, la fonction de la MAPK JNK n'a été que très peu étudiée. Il existe quelques études, in vitro, suggérant une implication possible de cette voie de signalisation dans des processus telle que le développement ou la progression tumorale. Le chapitre 1 décrit une étude in vivo dans la vessie un modèle de stress mécanique, connu pour activer les MAPKinase. La dilatation vésicale, due à une obstruction urétrale, a mis en évidence une diminution de l'expression de IB1/JIP-1 ainsi qu'une activation de la MAPKinase JNK. Dans ce modèle, la régulation de IB1/JIP-1, par l'intermédiaire d'un vecteur viral, a permis de démontrer que IB1/JIP-1 régulait l'activité de JNK dans ce tissu. Pour poursuivre l'étude de cette fonction d' IB1/JIP-1 dans l'urothélium, nous avons investigué l'activité JNK dans des souris génétiquement modifiées et porteuse d'une délétion de 1 des 2 allèles du gène codant pour IB1/JIP-1, avec un contenu en IB1/JIP-1 diminué de moitié. L'activation de JNK est également augmentée dans l'urothelium au repos de ces souris, ce qui confirme la fonction régulatrice de JNK par IB1/JIP-1. Ces résultats ont permis de mettre en évidence un rôle critique de celle-ci dans l'homéostase de I`urothelium et suggère une nouvelle cible pour réguler la voie de signalisation dans ce tissu. En outre, la modulation des niveaux d'expression d'IB1/JIP-1 dans la vessie, in vivo, par l'intermédiaire de vecteurs viraux s'est révélée réalisable et indique un moyen élégant pour développer une thérapie génique dans cet organe. Un autre élément de ce travail de thèse, révélée au chapitre 2, a été d'étudier la régulation dans la vessie de rat de la communication intercellulaire de type « GAP ». Les cellules adjacentes partagent des ions, messagers secondaires et des petits métabolites par l'intermédiaire de canaux intercellulaire qui forment les jonctions de type « GAP ». Ce type de communications intercellulaire permet une activité cellulaire coordonnée, une caractéristique importante pour l'homéostase des organismes multicellulaire. Ce type de communication intercellulaire est formé de 2 demi-canaux appelés connexons. Chaque connexon est formé de six protéines appelées connexins (Cx). Il existe environ vingt connexines différentes nommées par leur poids moléculaire respectif. Les jonctions de type canaux "GAP" permettent aux cellules de communiquer avec les cellules voisines au quelles elles sont mécaniquement ou électriquement couplées. La vessie peut être particulièrement dépendante de la communication intercellulaire par les canaux « Gap » qui permettrait de coordonner la réponse de la musculature ainsi que de l'urothélium à l'augmentation de la pression transmurale du à l'accumulation d'urine, situation fréquemment observée dans le cadre de l'hyperplasie bénigne de la prostate. Dans la vessie de rat, la connexine26 est exprimée uniquement dans l'urothelium. La Cx26, a été montrée pour être un possible « tumor suppressor gene » dans le cancer de vessie. Une augmentation de la Cx26 ainsi que du couplage des cellules urothéliales a été démontré dans notre modèle de stress mécanique sur la vessie de rat et est dépendante de 2 éléments de réponses connues pour interagir avec AP-1. La régulation de IB1/JIP-1 a permis de montrer que celle-ci régulait l'activité JNK, ainsi que l'activité du facteur de transcription AP-1, composé de c-Jun lui-même cible de JNK. Cette réduction de l'activité de AP-1 est associée à une diminution de l'expression du transcipt de la Cx26. En résumé, la Cx26 pourrait être régulée par le complexe AP-1 lui-même dépendant du contenu en IB1/JIP-1. Dans le chapitre 3, l'étude de IB1/J1P-1 s'est portée sur la prostate. Cet organe, siège fréquent de pathologie telle que le cancer ou l'hyperplasie bénigne de la prostate, exprime IB1/JIP-1 au niveau de son épithélium sécrétoire. Cette expression est maintenue dans une lignée cellulaire humaine largement étudiée est reconnue comme un modèle adéquat de cellules tumorales de type androgène-sensible. IB1/JIP-1 a été investigué dans un modèle in vitro d'apoptose en réponse à un agent appelé N-(4-hydroxyphenyl)retinamide (4-HPR) qui induit une activation de la MAPK JNK ainsi que également un diminution du contenu en IB1/JIP-1. La surexpression de IB1/JIP-1 en utilisant à nouveau des virus comme vecteur a démontré que IB1/JIP-1 était capable de réguler l'activité de JNK ainsi que les taux d'apoptose. Dans le cancer de la prostate, certains travaux ont montré que la différentiation neuroendocrine des cellules tumorales est associée à la progression tumorale et à la perte de sensibilité aux androgènes. Ce travail a permis de dévoiler l'augmentation d'expression de IB1/JIP-1 dans un modèle de neurodifferentiation des cellules d'une lignée prostatique humaine (LNCaP). Les mécanismes qui permettent une expression spécifique de IB1/JIP-1 ont été partiellement investiguée dans notre laboratoire. Son promoteur humain contient un « Neuron Restricive Silencer Element » (NRSE) connu pour se lier a répresseur transcriptionel appelé « RE-1 Silencer Transcription Factor » ou « Neuron Restrictive Silencer Factor » (REST/NRSF). NRSF/REST est capable de réprimer l'expression de gènes neuronaux en dehors du système neuronal. Il prend part à la différentiation terminale des gènes neuronaux. Dans le chapitre 3, on observe que l'activité de REST/NRSF est diminuée dans les cellules LNCaP qui se transdifferencient de manière neuroendocrine, et que REST/NRSF est capable de moduler l'expression de ces gènes cibles dans ce type cellulaire. Ces travaux laissent suggérer que NRSF/REST participe à l'acquisition du phénotype neuroendocrinien et pourrait être une cible pour réguler ce phénomène. En conclusion, ce travail de thèse présente l'expression de IB1/JIP-1 dans 2 organes de l'appareil uro-génital ; la vessie et la prostate. La fonction de IB1/JIP-1 a été étudiée in vivo dans la vessie de rat, ce qui a mis en évidence sa fonction régulatrice de l'activité de la MAPKinase JNK, et de l'activité du facteur de transcription AP-1 ; ainsi que sa possible implication régulatrice de gène cible tel que la Connexin 26 (Cx26). AP-1 et la Cx26 pourraient jouer un rôle dans le processus oncologique, tant dans le control de l'invasion cellulaire ou le control de la croissance cellulaire. Dans la prostate, IB1/JIP-1 régule également l'activité JNK; crucial dans la transmission de certains stimulis pro-apoptotiques. Dans un modèle de transdifférenciation neuroendocrinienne, phénotype possiblement lié au caractère agressif du cancer de la prostate, l'expression de IB1/JIP-1 est augmenté, suggérant soit un rôle possible dans le développement du phénotype neuronal ou une implication dans une fonction anti-apoptotique. Ce travail a donc permis d'élargir nos connaissances sur la régulation et le control de la voie de signalisation des MAPKinases par IB1/JIP-1, qui pourrait avoir encore d'autres fonctions dans ces tissus.

Insulin and NPY pathways and the control of GnRH function and puberty onset.

Energy balance exerts a critical influence on reproductive function. Leptin and insulin are among the metabolic factors signaling the nutritional status of an individual to the hypothalamus, and their role in the overall modulation of the activity of GnRH neurons is increasingly recognized. As such, they participate to a more generalized phenomenon: the signaling of peripheral metabolic changes to the central nervous system. The physiological importance that the interactions occurring between peripheral metabolic factors and the central nervous system bear for the control of food intake is increasingly recognized. The central mechanisms implicated are the focus of attention of very many research groups worldwide. We review here the experimental data that suggest that similar mechanisms are at play for the metabolic control of the neuroendocrine reproductive function. It is appearing that metabolic signals are integrated at the levels of first-order neurons equipped with the proper receptors, ant that these neurons send their signals towards hypothalamic GnRH neurons which constitute the integrative element of this network.

Dysfonction endothéliale et risque cardiovasculaire : l'exercice protège la fonction endothéliale et prévient la maladie cardiovasculaire [Endothelial dysfunction and cardiovascular risk : xercise protects endothelial function and prevents cardiovascular disease]

Objectifs : Décrire les caractéristiques de la dysfonction endothéliale associée au risque cardiovasculaire et expliciter les mécanismes biologiques par lesquels l'exercice stimule et/ou restaure la fonction endothéliale. Actualités : La fonction endothéliale, via les effets vasculoprotecteurs du monoxyde d'azote (NO), préserve la santé cardiovasculaire. Le dysfonctionnement endothélial est un facteur prédictif de la survenue des événements cardiovasculaires. L'endothélium est donc un organe cible préventif et thérapeutique prioritaire pour diminuer le risque cardiovasculaire. Perspectives : Les études épidémiologiques mettent en évidence les bienfaits de l'exercice régulier sur la fonction endothéliale, via une action endothéliale directe. L'approche expérimentale permet aujourd'hui de mieux cerner les mécanismes biologiques protecteurs de l'exercice. L'exercice, via l'élévation des forces de cisaillement, protège et/ou normalise la fonction endothéliale en augmentant la biodisponibilité en NO soit par une stimulation de la production de NO et/ou, soit par une augmentation des défenses antioxydantes et/ou une atténuation des enzymes prooxydantes. Conclusion : La connaissance des mécanismes biologiques protecteurs de l'exercice doit permettre d'encourager la pratique d'un exercice régulier par tous pour prévenir et réduire la mortalité cardiovasculaire.