Neuroprotection and regeneration of adult lesioned retinal ganglion cells by the modulation of fibroblast growth factor-2 and receptor tyrosine phosphatase-sigma

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Dual modulation of cell survival and cell death by beta(2)-adrenergic signaling in adult mouse cardiac myocytes.

The goal of this study was to determine whether beta(1)-adrenergic receptor (AR) and beta(2)-AR differ in regulating cardiomyocyte survival and apoptosis and, if so, to explore underlying mechanisms. One potential mechanism is that cardiac beta(2)-AR can activate both G(s) and G(i) proteins, whereas cardiac beta(1)-AR couples only to G(s). To avoid complicated crosstalk between beta-AR subtypes, we expressed beta(1)-AR or beta(2)-AR individually in adult beta(1)/beta(2)-AR double knockout mouse cardiac myocytes by using adenoviral gene transfer. Stimulation of beta(1)-AR, but not beta(2)-AR, markedly induced myocyte apoptosis, as indicated by increased terminal deoxynucleotidyltransferase-mediated UTP end labeling or Hoechst staining positive cells and DNA fragmentation. In contrast, beta(2)-AR (but not beta(1)-AR) stimulation elevated the activity of Akt, a powerful survival signal; this effect was fully abolished by inhibiting G(i), G(beta gamma), or phosphoinositide 3 kinase (PI3K) with pertussis toxin, beta ARK-ct (a peptide inhibitor of G(beta gamma)), or LY294002, respectively. This indicates that beta(2)-AR activates Akt via a G(i)-G(beta gamma)-PI3K pathway. More importantly, inhibition of the G(i)-G(beta gamma)-PI3K-Akt pathway converts beta(2)-AR signaling from survival to apoptotic. Thus, stimulation of a single class of receptors, beta(2)-ARs, elicits concurrent apoptotic and survival signals in cardiac myocytes. The survival effect appears to predominate and is mediated by the G(i)-G(beta gamma)-PI3K-Akt signaling pathway.

Activation des voies de Pl3 kinase/Akt et ERK1/2 par la ghreline et la des-acyl ghreline dans les cellules musculaires lisses vasculaires : voies potentielles de signalisation dans la modulation de l'athérosclérose

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Neuroprotection and regeneration of adult lesioned retinal ganglion cells by the modulation of fibroblast growth factor-2 and receptor tyrosine phosphatase-sigma

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

(Table 2) Mg/Ca and Sr/Ca composition of planktonic foraminifera from ODP Hole 143-865B

To understand the climate dynamics of hypothesized past greenhouse intervals, it is essential to constrain tropical sea-surface temperatures (SST), yet existing proxy records give conflicting results. Here we present the first Mg/Ca-based study of pre-Quaternary SST and investigate early Paleogene (late Paleocene through late middle Eocene; 58.6-39.8 Ma) tropical temperatures, using planktonic foraminifera belonging to the genus Morozovella from Ocean Drilling Program Site 865 on Allison Guyot (western central equatorial Pacific Ocean). Calcification temperatures similar to or warmer than modern tropical SST are calculated using a range of assumptions regarding diagenesis, temperature calibration, and seawater Mg/Ca. Long-term warming is observed into the early Eocene (54.8-49.0 Ma), with peak SST between 51 and 48 Ma and rapid cooling of 4°C beginning at 48 Ma. These findings are inconsistent with the d18O-based SST previously estimated for this site.

Mg/Ca and Sr/Ca in calcites and estimated distribution coefficients in marine sediments (Table 2)

Recrystallization processes in marine sediments can alter the extent to which biogenic calcite composition serves as a proxy of oceanic chemical and isotopic history. Models of calcite recrystallization developed to date have resulted in significant insights into these processes, but are not completely adequate to describe the conditions of recrystallization. Marine sediments frequently have concentration gradients in interstitial dissolved calcium, magnesium, and strontium which have probably evolved during sediment accumulation. Realistic, albeit simplified, models of the temporal evolution of interstitial water profiles of Ca, Mg, and Sr were used with several patterns of recrystallization rate variation to predict the composition of recrystallized inorganic calcite. Comparison of predictions with measured Mg/Ca and Sr/Ca ratios in severely altered calcite samples from several Deep Sea Drilling Project sites demonstrates that models incorporating temporal variation in interstitial water composition more successfully predict observed calcite compositions than do models which rely solely on present-day interstitial water chemistry. Temporal changes in interstitial composition are particularly important in interpreting Mg/Ca ratios in conjunction with Sr/Ca ratios. Estimates of Mg distribution coefficients from previous observations in marine sediments, much lower than those in laboratory studies of inorganic calcite, are confirmed by these results. Evaluation of the effects of diagenetic alteration of biogenic calcium carbonate sediment must be a site-specific process, taking into account accumulation history, present interstitial chemistry and its variation in the past, and sample depths and ages.

Wavelength converters based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers for advanced modulation formats

Les convertisseurs de longueur d’onde sont essentiels pour la réalisation de réseaux de communications optiques à routage en longueur d’onde. Dans la littérature, les convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur constituent une solution extrêmement intéressante, et ce, en raison de leurs nombreuses caractéristiques nécessaires à l’implémentation de tels réseaux de communications. Avec l’émergence des systèmes commerciaux de détection cohérente, ainsi qu’avec les récentes avancées dans le domaine du traitement de signal numérique, il est impératif d’évaluer la performance des convertisseurs de longueur d’onde, et ce, dans le contexte des formats de modulation avancés. Les objectifs de cette thèse sont : 1) d’étudier la faisabilité des convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur pour les formats de modulation avancés et 2) de proposer une technique basée sur le traitement de signal numérique afin d’améliorer leur performance. En premier lieu, une étude expérimentale de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation d’amplitude en quadrature (quadrature amplitude modulation - QAM) est réalisée. En particulier, la conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 16 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud dans un amplificateur optique à semi-conducteur commercial est réalisée sur toute la bande C. Les résultats démontrent qu’en raison des distorsions non-linéaires induites sur le signal converti, le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est différent de celui obtenu lors de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation en intensité. En effet, dans le contexte des formats de modulation avancés, c’est le compromis entre la puissance du signal converti et les non-linéarités induites qui détermine le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde. Les récepteurs cohérents permettent l’utilisation de techniques de traitement de signal numérique afin de compenser la détérioration du signal transmis suite à sa détection. Afin de mettre à profit les nouvelles possibilités offertes par le traitement de signal numérique, une technique numérique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti, basée sur une analyse petit-signal des équations gouvernant la dynamique du gain à l’intérieur des amplificateurs optiques à semi-conducteur, est développée. L’efficacité de cette technique est démontrée à l’aide de simulations numériques et de mesures expérimentales de conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 10 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud. Cette méthode permet d’améliorer de façon significative les performances du convertisseur de longueur d’onde, et ce, principalement pour les formats de modulation avancés d’ordre supérieur tel que 64-QAM. Finalement, une étude expérimentale exhaustive de la technique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti est effectuée pour des signaux 64-QAM. Les résultats démontrent que, même en présence d’un signal à bruité à l’entrée du convertisseur de longueur d’onde, la technique proposée améliore toujours la qualité du signal reçu. De plus, une étude du point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est effectuée et démontre que celui-ci varie en fonction des pertes optiques suivant la conversion de longueur d’onde. Dans un réseau de communication optique à routage en longueur d’onde, le signal est susceptible de passer par plusieurs étages de conversion de longueur d’onde. Pour cette raison, l’efficacité de la technique de post-compensation est démontrée, et ce pour la première fois dans la littérature, pour deux étages successifs de conversion de longueur d’onde de signaux 64-QAM à 5 Gbaud. Les résultats de cette thèse montrent que les convertisseurs de longueur d’ondes basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur, utilisés en conjonction avec des techniques de traitement de signal numérique, constituent une technologie extrêmement prometteuse pour les réseaux de communications optiques modernes à routage en longueur d’onde.

Role and modulation of maternal transcripts during the first cleavage divisions in bovine embryos

Ce travail porte sur l’identification, la fonction et la régulation des molécules maternelles d’ARNm qui dirigent la compétence développementale juste après la fécondation chez les bovins. Tout d’abord, en utilisant le modèle du temps écoulé jusqu’au premier clivage zygotique et à travers l’évaluation du transcriptome des embryons à 2-cellules, il fut possible de déterminer la signature moléculaire des niveaux extrêmes de compétence au développement et sélectionner des molécules candidates pour des études postérieures. Les résultats ont montré que les embryons de capacité développementale variable diffèrent dans certaines fonctions comme la réparation de l’ADN, le traitement de l’ARN, la synthèse de protéines et l’expression génique définies par des ARNm synthétisés par l’ovocyte. Pour obtenir une confirmation fonctionnelle, une paire de transcrits maternels (l’un détecté dans notre sondage précédent et l’autre étant une molécule reliée) ont été inhibés par « knock-down » dans des ovocytes. Les effets du knock-down de ces facteurs de transcription sont apparus avant la formation des blastocystes dû à une diminution de la capacité au clivage et celle à progresser après le stage de 8-cellules. L’analyse moléculaire des embryons knock-down survivants suggère qu’un de ces facteurs de transcription est un contrôleur crucial de l’activation du génome embryonnaire, qui représente une fenêtre développementale dans l’embryogenèse précoce. Dans la dernièr étude, nous avons testé si les facteurs de transcription d’intérêt sont modulés au niveau traductionnel. Des ARNm rapporteurs couplés à la GFP (Protéine fluorescente) contenant soit la version courte ou la version longue de la séquence 3’-UTR des deux molécules furent injectées dans des zygotes pour évaluer leur dynamique traductionnelle. Les résultats ont montré que les éléments cis-régulateurs localisés dans les 3’-UTRs contrôlent leur synchronisation traductionnelle et suggèrent une association entre la compétence développementale et la capacité de synthèse de ces protéines. Ceci conduit à l’idée que ces facteurs de transcription cruciaux sont aussi contrôlés au niveau traductionnel chez les embryons précoces. Les connaissances acquises ont joué un rôle essentiel pour définir le contrôle potentiel des molécules maternelles sur les embryons au début de leur développement. Cette étude nous montre aussi une utilisation potentielle de cette information ainsi que les nouveaux défis présents dans le secteur des technologies reproductives.

Thalamic modulation of the cortisal slow oscillation

Il est bien établi que le thalamus joue un rôle crucial dans la génération de l’oscillation lente synchrone dans le cortex pendant le sommeil lent. La puissance des ondes lente / delta (0.2-4 Hz) est un indicateur quantifiable de la qualité du sommeil. La contribution des différents noyaux thalamiques dans la génération de l’activité à ondes lentes et dans sa synchronisation n’est pas connue. Nous émettons l’hypothèse que les noyaux thalamiques de premier ordre (spécifiques) influencent localement l’activité à ondes lentes dans les zones corticales primaires, tandis que les noyaux thalamiques d’ordre supérieur (non spécifiques) synchronisent globalement les activités à ondes lentes à travers de larges régions corticales. Nous avons analysé les potentiels de champ locaux et les activités de décharges de différentes régions corticales et thalamiques de souris anesthésiées alors qu’un noyau thalamique était inactivé par du muscimol, un agoniste des récepteurs GABA. Les enregistrements extracellulaires multi-unitaires dans les noyaux thalamiques de premier ordre (VPM) et d’ordre supérieur (CL) montrent des activités de décharges considérablement diminuées et les décharges par bouffées de potentiels d’action sont fortement réduites après inactivation. Nous concluons que l’injection de muscimol réduit fortement les activités de décharges et ne potentialise pas la génération de bouffées de potentiel d’action à seuil bas. L’inactivation des noyaux thalamiques spécifiques avec du muscimol a diminué la puissance lente / delta dans la zone corticale primaire correspondante. L’inactivation d’un noyau non spécifique avec le muscimol a significativement réduit la puissance delta dans l’ensemble du cortex étudié. Nos expériences démontrent que le thalamus a un rôle crucial dans la génération de l’oscillation lente corticale.

Impact de la modulation de l’expression de la protéine sécrétogranine III sur les fonctions analgésiques du récepteur NTS2

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) représentent la famille de récepteurs membranaires la plus étendue. Présentement, 30% des médicaments disponibles sur le marché agissent sur plus ou moins 4% des RCPG connus. Cela indique qu’il existe encore une multitude de RCPG à explorer, qui pourraient démontrer un potentiel thérapeutique intéressant pour des pathologies encore sans traitement disponible. La douleur chronique, qui affecte 1 canadien sur 5, fait partie de ces affections pour lesquelles les thérapies sont faiblement efficaces. Dans le but éventuel de pallier à ce problème, le projet de ce mémoire consistait à mieux comprendre les mécanismes régissant l’adressage membranaire du récepteur de la neurotensine de type 2 (NTS2), un RCPG dont l’activation induit des effets analgésiques puissants de type non opioïdergique. Des données du laboratoire ayant révélé une interaction entre la 3e boucle intracellulaire de NTS2 et la sécrétogranine III (SgIII), une protéine résidente de la voie de sécrétion régulée, notre objectif était de caractériser le rôle de SgIII dans la fonctionnalité du récepteur NTS2. Pour ce faire, l’interaction entre les deux protéines a d’abord été vérifiée par co-immunoprécipitation, GST pull down, essais de colocalisation subcellulaire et par FRET. Nous avons également utilisé un outil d’interférence à l’ARN (DsiRNA) pour invalider la protéine SgIII dans un modèle cellulaire neuronal et chez l’animal. Des essais de radioliaison sur le modèle cellulaire ont révélé une diminution de l’adressage de NTS2 à la membrane plasmique lorsque SgIII était supprimée. De la même façon, une invalidation de SgIII chez le rat inhibe les effets analgésiques d’un agoniste NTS2-sélectif (JMV-431), qui sont normalement observés dans le test de retrait de la queue (douleur aiguë). Nous avons cependant identifié que des stimulations au KCl, à la capsaïcine et à la neurotensine induisaient plutôt une insertion du récepteur à la membrane dans les cellules neuronales. Puisque l’interaction entre SgIII et la 3e boucle intracellulaire du récepteur NTS2 est peu probable selon un système de sécrétion classique, un modèle hypothétique de transition dans les corps multi-vésiculaires a été vérifié. Ainsi, la présence de NTS2 et de SgIII a été révélée dans des préparations exosomales de DRG F11, en plus d’une transférabilité du récepteur par le milieu extracellulaire. En somme, ces résultats démontrent la dépendance du récepteur NTS2 envers SgIII et la voie de sécrétion régulée, en plus d’identifier certains facteurs pouvant augmenter son expression à la surface cellulaire. Le projet contribue ainsi à ouvrir la voie vers des approches pour potentialiser les propriétés de NTS2 in vivo¸ en plus d’une piste d’explication concernant le trafic intracellulaire du récepteur.

Modulation of immune cells and Th1/Th2 cytokines in insulin-treated type 2 diabetes mellitus.

Background: The role of the immune system in insulin resistance associated with type 2 diabetes has been suggested. Objectives: We assessed the profile of Th1/Th2 cytokines along with the frequencies of immune cells in insulin-treated type 2 diabetic patients (T2DP). Methods: 45 T2D patients and 43 age-matched healthy subjects were selected. Serum concentrations of T-helper type 1 (Th1) and Th2 cytokines and the frequencies of innate and adaptive immunity cells were assessed. Results: T2DP were hyperglycemic and showed high level of insulin, normal levels of triglycerides and total-cholesterol and without any change in HDL-cholesterol.Compared to healthy subjects, T2DP exhibited significant decreased frequencies of neutrophils, without any change in monocytes, eosinophils and natural killer cells. The percentages of total lymphocytes (CD3+) and CD8+-T-cells decreased whereas those of regulatory T-cells increased without any change in CD4+ T-cells in T2DP. Interestingly, the frequencies of effector CD4+-T and B-cells increased in T2DP. Serum concentrations of IL-2, IFN-γ and IL-4 decreased while IL-10 significantly enhanced in T2DP, suggesting a differentiation of CD4+T helper cells towards IL-10-producing- Teff-cells in these patients. Conclusion: Insulin-treated type 2 diabetes is associated with anti-inflammatory profile consistent with differentiation of CD4+-Th-cells towards IL-10-producing-Teff-cells, concomitant with increased frequencies of Treg and B-cells, and this may probably offer prevention against certain infections or autoimmune/inflammatory diseases.

Solid Lipid Nanoparticles For Hydrophilic Biotech Drugs: Optimization And Cell Viability Studies (caco-2 & Hepg-2 Cell Lines).

Insulin was used as model protein to developed innovative Solid Lipid Nanoparticles (SLNs) for the delivery of hydrophilic biotech drugs, with potential use in medicinal chemistry. SLNs were prepared by double emulsion with the purpose of promoting stability and enhancing the protein bioavailability. Softisan(®)100 was selected as solid lipid matrix. The surfactants (Tween(®)80, Span(®)80 and Lipoid(®)S75) and insulin were chosen applying a 2(2) factorial design with triplicate of central point, evaluating the influence of dependents variables as polydispersity index (PI), mean particle size (z-AVE), zeta potential (ZP) and encapsulation efficiency (EE) by factorial design using the ANOVA test. Therefore, thermodynamic stability, polymorphism and matrix crystallinity were checked by Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Wide Angle X-ray Diffraction (WAXD), whereas the effect of toxicity of SLNs was check in HepG2 and Caco-2 cells. Results showed a mean particle size (z-AVE) width between 294.6 nm and 627.0 nm, a PI in the range of 0.425-0.750, ZP about -3 mV, and the EE between 38.39% and 81.20%. After tempering the bulk lipid (mimicking the end process of production), the lipid showed amorphous characteristics, with a melting point of ca. 30 °C. The toxicity of SLNs was evaluated in two distinct cell lines (HEPG-2 and Caco-2), showing to be dependent on the concentration of particles in HEPG-2 cells, while no toxicity in was reported in Caco-2 cells. SLNs were stable for 24 h in in vitro human serum albumin (HSA) solution. The resulting SLNs fabricated by double emulsion may provide a promising approach for administration of protein therapeutics and antigens.