Role of histone methylation in the regulation of COX-2, iNOS, and mPGES-1 gene expression in human chondrocytes: Implication for Osteoarthritis

L'arthrose (OA) est une maladie articulaire dégénérative, classée comme la forme la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée par la dégénérescence du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale, et le remodelage de l’os sous-chondral. Ces changements structurels et fonctionnels sont dues à de nombreux facteurs. Les cytokines, les prostaglandines (PG), et les espèces réactives de l'oxygène sont les principaux médiateurs impliqués dans la pathophysiologie de l'OA. L'interleukine-1β (IL-1β) est une cytokine pro-inflammatoire majeure qui joue un rôle crucial dans l'OA. L'IL-1β induit l'expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2), la microsomale prostaglandine E synthase-1 (mPGES-1), la synthase inductible de l'oxyde nitrique (iNOS), ainsi que leurs produits la prostaglandine E2 (PGE2) et l'oxyde nitrique (NO). Ce sont des médiateurs essentiels de la réponse inflammatoire au cours de l'OA qui contribuent aux mécanismes des douleurs, de gonflement, et de destruction des tissus articulaires. Les modifications épigénétiques jouent un rôle très important dans la régulation de l’expression de ces gènes pro-inflammatoires. Parmi ces modifications, la méthylation/ déméthylation des histones joue un rôle critique dans la régulation des gènes. La méthylation/ déméthylation des histones est médiée par deux types d'enzymes: les histones méthyltransférases (HMT) et les histones déméthylases (HDM) qui favorisent l’activation et/ou la répression de la transcription. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’expression des gènes de la COX-2, la mPGES-1, et l’iNOS. L'objectif de cette étude est de déterminer si la méthylation/déméthylation des histones contribute à la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS dans des chondrocytes OA humains induits par l'IL-1β. Nous avons montré que la méthylation de la lysine K4 de l'histone H3 (H3K4) par SET-1A contribue à l’activation des gènes COX-2 et iNOS dans les chondrocytes humains OA induite par l'IL-1β. Nous avons également montré que la lysine K9 de l’histone H3 (H3K9) est déméthylée par LSD1, et que cette déméthylation contribue à l’expression de la mPGES-1 induite par IL-1β dans les chondrocytes humains OA. Nous avons aussi trouvé que les niveaux d'expression des enzymes SET-1A et LSD1 sont élevés au niveau du cartilage OA. Nos résultats montrent, pour la première fois, l'implication de la méthylation/ déméthylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS. Ces données suggèrent que ces mécanismes pourraient être une cible potentielle pour une intervention pharmacologique dans le traitement de la physiopathologie de l'OA.

The Role of ULK1 in the Pathophysiology of Osteoarthritis

L'arthrose est la maladie musculo-squelettique la plus commune dans le monde. Elle est l'une des principales causes de douleur et d’incapacité chez les adultes, et elle représente un fardeau considérable sur le système de soins de santé. L'arthrose est une maladie de l’articulation entière, impliquant non seulement le cartilage articulaire, mais aussi la synoviale, les ligaments et l’os sous-chondral. L’arthrose est caractérisée par la dégénérescence progressive du cartilage articulaire, la formation d’ostéophytes, le remodelage de l'os sous-chondral, la détérioration des tendons et des ligaments et l'inflammation de la membrane synoviale. Les traitements actuels aident seulement à soulager les symptômes précoces de la maladie, c’est pour cette raison que l'arthrose est caractérisée par une progression presque inévitable vers la phase terminale de la maladie. La pathogénie exacte de l'arthrose est encore inconnue, mais on sait que l'événement clé est la dégradation du cartilage articulaire. Le cartilage articulaire est composé uniquement des chondrocytes; les cellules responsables de la synthèse de la matrice extracellulaire et du maintien de l'homéostasie du cartilage articulaire. Les chondrocytes maintiennent la matrice du cartilage en remplaçant les macromolécules dégradées et en répondant aux lésions du cartilage et aux dégénérescences focales en augmentant l'activité de synthèse locale. Les chondrocytes ont un taux faible de renouvellement, c’est pour cette raison qu’ils utilisent des mécanismes endogènes tels que l'autophagie (un processus de survie cellulaire et d’adaptation) pour enlever les organelles et les macromolécules endommagés et pour maintenir l'homéostasie du cartilage articulaire. i L'autophagie est une voie de dégradation lysosomale qui est essentielle pour la survie, la différenciation, le développement et l’homéostasie. Elle régule la maturation et favorise la survie des chondrocytes matures sous le stress et des conditions hypoxiques. Des études effectuées par nous et d'autres ont montré qu’un dérèglement de l’autophagie est associé à une diminution de la chondroprotection, à l'augmentation de la mort cellulaire et à la dégénérescence du cartilage articulaire. Carames et al ont montré que l'autophagie est constitutivement exprimée dans le cartilage articulaire humain normal. Toutefois, l'expression des inducteurs principaux de l'autophagie est réduite dans le vieux cartilage. Nos études précédentes ont également identifié des principaux gènes de l’autophagie qui sont exprimés à des niveaux plus faibles dans le cartilage humain atteint de l'arthrose. Les mêmes résultats ont été montrés dans le cartilage articulaire provenant des modèles de l’arthrose expérimentaux chez la souris et le chien. Plus précisément, nous avons remarqué que l'expression d’Unc-51 like kinase-1 (ULK1) est faible dans cartilage humain atteint de l'arthrose et des modèles expérimentaux de l’arthrose. ULK1 est la sérine / thréonine protéine kinase et elle est l’inducteur principal de l’autophagie. La perte de l’expression de ULK1 se traduit par un niveau d’autophagie faible. Etant donné qu’une signalisation adéquate de l'autophagie est nécessaire pour maintenir la chondroprotection ainsi que l'homéostasie du cartilage articulaire, nous avons proposé l’hypothèse suivante : une expression adéquate de ULK1 est requise pour l’induction de l’autophagie dans le cartilage articulaire et une perte de cette expression se traduira par une diminution de la chondroprotection, et une augmentation de la mort des chondrocytes ce qui conduit à la dégénérescence du cartilage articulaire. Le rôle exact de ULK1 dans la pathogénie de l'arthrose est inconnue, j’ai alors créé pour la première fois, des souris KO ULK1spécifiquement dans le cartilage en utilisant la technologie Cre-Lox et j’ai ensuite soumis ces souris à la déstabilisation du ménisque médial (DMM), un modèle de l'arthrose de la souris pour élucider le rôle spécifique in vivo de ULK1 dans pathogenèse de l'arthrose. Mes résultats montrent que ULK1 est essentielle pour le maintien de l'homéostasie du cartilage articulaire. Plus précisément, je montre que la perte de ULK1 dans le cartilage articulaire a causé un phénotype de l’arthrose accéléré, associé à la dégénérescence accélérée du cartilage, l’augmentation de la mort cellulaire des chondrocytes, et l’augmentation de l'expression des facteurs cataboliques. En utilisant des chondrocytes provenant des patients atteints de l’arthrose et qui ont été transfectées avec le plasmide d'expression ULK1, je montre qu’ULK1 est capable de réduire l’expression de la protéine mTOR (principal régulateur négatif de l’autophagie) et de diminuer l’expression des facteurs cataboliques comme MMP-13 et ADAMTS-5 et COX-2. Mes résultats jusqu'à présent indiquent que ULK1 est une cible thérapeutique potentielle pour maintenir l'homéostasie du cartilage articulaire.

Re-engineering and Re-defining University Libraries in the context of modern Information and Communication Technologies: a study with special reference to the University Libraries in Kerala

Information and communication technologies are the tools that underpin the emerging “Knowledge Society”. Exchange of information or knowledge between people and through networks of people has always taken place. But the ICT has radically changed the magnitude of this exchange, and thus factors such as timeliness of information and information dissemination patterns have become more important than ever.Since information and knowledge are so vital for the all round human development, libraries and institutions that manage these resources are indeed invaluable. So, the Library and Information Centres have a key role in the acquisition, processing, preservation and dissemination of information and knowledge. ln the modern context, library is providing service based on different types of documents such as manuscripts, printed, digital, etc. At the same time, acquisition, access, process, service etc. of these resources have become complicated now than ever before. The lCT made instrumental to extend libraries beyond the physical walls of a building and providing assistance in navigating and analyzing tremendous amounts of knowledge with a variety of digital tools. Thus, modern libraries are increasingly being re-defined as places to get unrestricted access to information in many formats and from many sources.The research was conducted in the university libraries in Kerala State, India. lt was identified that even though the information resources are flooding world over and several technologies have emerged to manage the situation for providing effective services to its clientele, most of the university libraries in Kerala were unable to exploit these technologies at maximum level. Though the libraries have automated many of their functions, wide gap prevails between the possible services and provided services. There are many good examples world over in the application of lCTs in libraries for the maximization of services and many such libraries have adopted the principles of reengineering and re-defining as a management strategy. Hence this study was targeted to look into how effectively adopted the modern lCTs in our libraries for maximizing the efficiency of operations and services and whether the principles of re-engineering and- redefining can be applied towards this.Data‘ was collected from library users, viz; student as well as faculty users; library ,professionals and university librarians, using structured questionnaires. This has been .supplemented by-observation of working of the libraries, discussions and interviews with the different types of users and staff, review of literature, etc. Personal observation of the organization set up, management practices, functions, facilities, resources, utilization of information resources and facilities by the users, etc. of the university libraries in Kerala have been made. Statistical techniques like percentage, mean, weighted mean, standard deviation, correlation, trend analysis, etc. have been used to analyse data.All the libraries could exploit only a very few possibilities of modern lCTs and hence they could not achieve effective Universal Bibliographic Control and desired efficiency and effectiveness in services. Because of this, the users as well as professionals are dissatisfied. Functional effectiveness in acquisition, access and process of information resources in various formats, development and maintenance of OPAC and WebOPAC, digital document delivery to remote users, Web based clearing of library counter services and resources, development of full-text databases, digital libraries and institutional repositories, consortia based operations for e-journals and databases, user education and information literacy, professional development with stress on lCTs, network administration and website maintenance, marketing of information, etc. are major areas need special attention to improve the situation. Finance, knowledge level on ICTs among library staff, professional dynamism and leadership, vision and support of the administrators and policy makers, prevailing educational set up and social environment in the state, etc. are some of the major hurdles in reaping the maximum possibilities of lCTs by the university libraries in Kerala. The principles of Business Process Re-engineering are found suitable to effectively apply to re-structure and redefine the operations and service system of the libraries. Most of the conventional departments or divisions prevailing in the university libraries were functioning as watertight compartments and their existing management system was more rigid to adopt the principles of change management. Hence, a thorough re-structuring of the divisions was indicated. Consortia based activities and pooling and sharing of information resources was advocated to meet the varied needs of the users in the main campuses and off campuses of the universities, affiliated colleges and remote stations. A uniform staff policy similar to that prevailing in CSIR, DRDO, ISRO, etc. has been proposed by the study not only in the university libraries in kerala but for the entire country.Restructuring of Lis education,integrated and Planned development of school,college,research and public library systems,etc.were also justified for reaping maximum benefits of the modern ICTs.

Application of Biofloc Technology (BFT) in the nursery rearing and farming of giant freshwater prawn, Macrobrachium rosenbergii (deMan)

In India a study conducted by CIFE and CIBA (1997), concluded that shrimp farming does more good than harm and it is not eco-unfriendly (Krishnan and Birthal, 2002). Upsurge in coastal aquaculture activity induced by high profitability is reported to have caused adverse impacts on coastal ecosystems and social environments (Parthasarathy and Nirmala, 2000). The crustacean farming sector has received criticism for excessive use of formulated feed containing high protein, of which around 50% gets accumulated at the pond bottom as unconsumed (Avnimelech, 1999; Hari et al., 2004, 2006). The wasted feeds undergo the process of degradation and results in the release of toxic metabolites to the culture system. Reduction of protein in the feed, manipulation and utilisation of natural food in the culture system are the remedy for the above problems. But before reducing the feed protein, it should be confirmed that the feed with reduced protein is not affecting the growth and health of the cultured animal. In the present study, biofloc technology is identified as one of the innovative technologies for ensuring the ecological and environmental Sustainability and examines the compatibility of BFT for the sustainable aquaculture of giant prawn, M. rosenbergii. This thesis starts with a general introduction (Chapter-1), a brief review of the most relevant literature (Chapter-2), results of various experiments (Chapter-3-6), summary (Chapter-7) and recommendations and future research perspectives in the field of biofloc based aquaculture (Chapter – 8). The major objectives of this thesis are, to improve the ecological and economical sustainability of prawn farming by the applicationof BFT and to improve the nutrient utilisation in aquaculture systems.

Dynamics Of Pesticides In The Backwaters Of Kuttanad

The tremendous growth in industrial production and the consequent improving in the standards of living have provoked worldwide discussion on environmental quality. The question of abusive use of pesticides for crop protection and vector control programmes is only one aspect of this entire complex. Inspite of this, tendentious publications such as Rachel Carson’s Silent spring have brought crop protection into the foreground of environmental discussions. The persistence and high stability of organochlorine pesticides are regarded as problematic and the accumulation of pesticides residues and its metabolites in the different compartments of the environment is one of the major concerns. Because of their persistence in the aquatic environment and biomagnifications in food chain, the continuous use of pesticides will have wider implications not only in aquatic environmental quality but also on human health. The residual levels of these persistent chemicals exceed their permissible limits, and get partitioned among the constituent phases of the aquatic systems. Crop protection is only part of the agricultural economy and in agriculture itself has led to the most fundamental changes in the human environment. So, in all areas of life one must weigh the desired advantages against possible disadvantages. The proposed thesis is based on the investigations on the distributions of organochlorine and organophosphorus pesticides in the waters and sediments of Kuttanad backwaters. Kuttanad, a unique agricultural area, which forms the southern part of the Vembanad lake, is a deltaic formation of four river systems entering the southern part of the Cochin estuary. No systematic study has ever been done to assess the ecotoxicological impact of these diverse chemicals and their metabolites in Kuttanad area. So, a detailed systematic and rigorous investigation on the distributions of these persistent chemicals is carried out. The thesis is divided into 7 Chapters

Ecotoxic Metal Records and its Degree of Geochemical Symphony in the Niche of Cochin Estuarine System- A Theraptic Perspective

The heavy metal contamination in the environment may lead to circumstances like bioaccumulation and inturn biomagnification. Hence cheaper and effective technologies are needed to protect the precious natural resources and biological lives. A suitable technique is the one which meets the technical and environmental criteria for dealing with a particular remediation problem and should be site-specific due to spatial and climatic variations and it may not economically feasible everywhere. The search for newer technologies for the environmental therapy, involving the removal of toxic metals from wastewaters has directed attention to adsorption, based on metal binding capacities of various adsorbent materials. Therefore, the present study aim to identify and evaluate the most current mathematical formulations describing sorption processes. Although vast amount of research has been carried out in the area of metal removal by adsorption process using activated carbon few specific research data are available in different scientific institutions. The present work highlights the seasonal and spatial variations in the distribution of some selected heavy metals among various geochemical phases of Cochin Estuarine system and also looked into an environmental theraptic/remedial approach by adsorption technique using activated charcoal and chitosan, to reduce and thereby controlling metallic pollution. The thesis has been addressed in seven chapters with further subdivisions. The first chapter is introductory, stating the necessity of reducing or preventing water pollution due to the hazardous impact on environment and health of living organisms and drawing it from a careful review of literature relevant to the present study. It provides a constricted description about the study area, geology, and general hydrology and also bears the major objectives and scope of the present study.