Transcriptome and Functional Analysis of Carotid Body Glomus Cells

The carotid body (CB) is a major arterial chemoreceptor containing glomus cells that are activated by changes in arterial blood contents including oxygen. Despite significant advancement in the characterization of their physiological properties, our understanding on the underlying molecular machinery and signaling pathway in CB glomus cells is still limited.

To overcome these limitations, in chapter 1, I demonstrated the first transcriptome profile of CB glomus cells using single cell sequencing technology, which allowed us to uncover a set of abundantly expressed genes, including novel glomus cell-specific transcripts. These results revealed involvement of G protein-coupled receptor (GPCR) signaling pathway, various types of ion channels, as well as atypical mitochondrial subunits in CB function. I also identified ligands for the mostly highly expressed GPCR (Olfr78) in CB glomus cells and examined this receptor’s role in CB mediated hypoxic ventilatory response.

Current knowledge of CB suggest glomus cells rely on unusual mitochondria for their sensitivity to hypoxia. I previously identified the atypical mitochondrial subunit Ndufa4l2 as a highly over-represented gene in CB glomus cells. In chapter 2, to investigate the functional significance of Ndufa4l2 in CB function, I phenotyped both Ndufa4l2 knockout mice and mice with conditional Ndufa4l2 deletion in CB glomus cells. I found that Ndufa4l2 is essential to the establishment of regular breathing after birth. Ablating Ndufa4l2 in postnatal CB glomus cells resulted in defective CB sensitivity to hypoxia as well as CB mediated hypoxic ventilatory response. Together, our data showed that Ndufa4l2 is critical to respiratory control and the oxygen sensitivity of CB glomus cells.

β-Arrestin-mediated Regulation of the Human Ether-a-go-go-Related Gene (hERG) Potassium Channel

The human ether-a-go-go-related gene (hERG) encodes the voltage-gated K+ channel, hERG (Kv11.1). This channel passes the rapidly-activating delayed rectifier K+ current (IKr), which is important for cardiac repolarization. A reduction in IKr due to loss-of-function mutations or drug interactions causes long QT syndrome (LQTS), which can lead to cardiac arrhythmias and sudden cardiac death. The density of hERG channels in the plasma membrane is a key determinant of normal physiological function, and is balanced by trafficking to and from the cell surface. Many LQTS-associated hERG mutations result in a trafficking deficiency of otherwise functional channels. Thus, elucidating mechanisms of hERG regulation at the plasma membrane is useful for the prevention and treatment of LQTS. We previously demonstrated that M3 muscarinic receptor activation increases mature hERG expression through a Gq protein-dependent protein kinase C (PKC) pathway. In addition to conventional Gq protein-coupling, M3 receptors recruit β-arrestins upon agonist binding. Traditionally known for their role in receptor desensitization and internalization, β-arrestins also act as adaptor proteins to facilitate G protein-independent signaling. In the present work, I investigated the exclusive effect of β-arrestin signaling on hERG expression by utilizing an arrestin-biased M3 designer receptor (M3D-arr) exclusively activated by clozapine-N-oxide (CNO). By expressing M3D-arr in hERG-HEK cells and treating with CNO under various conditions, I found that M3D-arr activation increased mature hERG expression and current. Within this paradigm, M3D-arr recruited β-arrestin to the plasma membrane, and promoted the PI3K-dependent activation of Akt. I further found that the activated Akt acted through phosphatidylinositol 3-phosphate 5-kinase (PIKfyve) and Rab11 to facilitate endosomal recycling of hERG channels to the plasma membrane.

Novel free fatty acid receptor 1 (GPR40) agonists based on 1,3,4-thiadiazole-2-carboxamide scaffold

Free fatty acid receptor 1 (FFA1), previously known as GPR40 is a G protein-coupled receptor and a new target for treatment of type 2 diabetes. Two series of FFA1 agonists utilizing a 1,3,4-thiadiazole-2-caboxamide scaffold were synthetized. Both series offered significant improvement of the potency compared to the previously described 1,3,4-thiadiazole-based FFA1 agonists and high selectivity for FFA1. Molecular docking predicts new aromatic interactions with the receptor that improve agonist potency. The most potent compounds from both series were profiled for in vitro ADME properties (plasma and metabolic stability, LogD, plasma protein binding, hERG binding and CYP inhibition). One series suffered very rapid degradation in plasma and in presence of mouse liver microsomes. However, the other series delivered a lead compound that displayed a reasonable ADME profile together with the improved FFA1 potency.

Free fatty acid receptor 1 (GPR40) agonists containing spirocyclic periphery inspired by LY2881835

The free fatty acid receptor 1 (FFA1), a G protein-coupled receptor (GPCR) naturally activated by long-chain fatty acids is a novel target for the treatment of metabolic diseases. The basic amine spirocyclic periphery of Eli Lilly's drug candidate LY2881835 for treatment of type 2 diabetes mellitus (which reached phase I clinical trials) inspired a series of novel FFA1 agonists. These were designed to incorporate the 3-[4-(benzyloxy)phenyl]propanoic acid pharmacophore core decorated with a range of spirocyclic motifs. The latter were prepared via the Prins cyclization and subsequent modification of the 4-hydroxytetrahydropyran moiety in the Prins product. Here, we synthesize 19 compounds and test for FFA1 activity. Within this pilot set, a nanomolar potency (EC50=55nM) was reached. Four lead compounds (EC50 range 55-410nM) were characterized for aqueous solubility, metabolic stability, plasma protein binding and Caco-2 permeability. While some instability in the presence of mouse liver microsomes was noted, mouse pharmacokinetic profile of the compound having the best overall ADME properties was evaluated to reveal acceptable bioavailability (F=10.3%) and plasma levels achieved on oral administration.

Application of GPCR Structures for Modelling of Free Fatty Acid Receptors

Five G protein-coupled receptors (GPCRs) have been identified to be activated by free fatty acids (FFA). Among them, FFA1 (GPR40) and FFA4 (GPR120) bind long-chain fatty acids, FFA2 (GPR43) and FFA3 (GPR41) bind short-chain fatty acids and GPR84 binds medium-chain fatty acids. Free fatty acid receptors have now emerged as potential targets for the treatment of diabetes, obesity and immune diseases. The recent progress in crystallography of GPCRs has now enabled the elucidation of the structure of FFA1 and provided reliable templates for homology modelling of other FFA receptors. Analysis of the crystal structure and improved homology models, along with mutagenesis data and structure activity, highlighted an unusual arginine charge pairing interaction in FFA1-3 for receptor modulation, distinct structural features for ligand binding to FFA1 and FFA4 and an arginine of the second extracellular loop as a possible anchoring point for FFA at GPR84. Structural data will be helpful for searching novel small molecule modulators at the FFA receptors.

Analysis of the signal transduction in the hawk moth Manduca sexta

Fliegende Insekten orientieren sich in ihrer Umwelt mit Hilfe ihres hoch entwickelten olfaktorischen Systems. Es ermöglicht ihnen das Auffinden geeigneter Futter- und Eiablageplätze und ist unverzichtbar bei der innerartlichen Kommunikation. Der Geruchssinn muss dabei gleichzeitig sehr schnell und sensitiv sein um selbst geringste Mengen, z.B. des arteigenen Sexualpheromons, wahrnehmen zu können. Spezifische olfaktorische Rezeptoren (ORs) zur Detektion dieser Duftstoffe werden zusammen mit einem hoch konservierten Co-Rezeptor (Orco) in olfaktorischen Rezeptorneuronen (ORNs) auf den Insektenantennen exprimiert. Sie gehören zu den 7 Transmembran Rezeptoren, zeigen jedoch eine invertierte Membrantopologie im Vergleich zu den ORs der Vertebraten. Darüber hinaus bildet der OR/Orco-Komplex einen spontanaktiven Kationenkanal, die Bindung an ein G Protein ist allerdings umstritten. Daher ist noch ungeklärt, ob die Duftstoffbindung zu einer ionotropen Aktivierung des OR/Orco Kanals führt oder ob metabotrope Mechanismen die Bildung von zyklischem Adenosinmonophosphat (cAMP) oder Inositol 1,4,5-trisphosphat (IP3) bewirken. Mit Hilfe von extrazellulären Ableitungen einzelner Trichoidsensillen (tip recordings) auf den Antennen männlicher Manduca sexta wurde die Rolle von Orco sowie die Beteiligung einer Phospholipase Cβ (PLCβ)-abhängigen Transduktionskaskade untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die durch VUAA1 induzierte Spontanaktivität der ORNs durch OLC15 inhibiert und Orco somit kompetitiv gehemmt wurde. Eine Inhibition von Orco sollte die Antwort auf kurze Pheromonpulse sofort reduzieren, sollte die Transduktion über die Aktivierung des OR/Orco Kanals erfolgen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten jedoch keine Beeinflussung der primären Pheromonantwort, vielmehr wurde die späte, langanhaltende Antwort reduziert. Die ebenfalls als Orco-Antagonisten charakterisierten Amiloride MIA und HMA beeinflussen offensichtlich weitere Ziele, da eine substanz- und zeitgeberzeitabhängige Reduzierung der primären Antwort auftrat. Zusätzlich wurde die primäre Pheromonantwort durch die Inhibierung der PLCβ und der Proteinkinase C (PKC), sowie durch die Verwendung zweier Diacylglycerol (DAG)- Derivate signifikant beeinflusst. Hierbei zeigte die Inhibierung von PLCβ und PKC zeitgeberzeitabhängige Unterschiede in der Stärke der Antwortreduktion. Auch die Applikation des DAG-Derivates DOG reduzierte die Pheromonantwort, während die Zugabe von OAG die ORN Aktivität steigern oder reduzieren konnte, abhängig von der verwendeten Derivatkonzentration und der Pheromonkonzentration. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten somit auf einen metabotropen, sehr wahrscheinlich PLCβ-abhängigen Mechanismus für die Pheromontransduktion bei Manduca sexta.

Le rôle des acides gras oméga-3 sur la balance énergétique, la régulation de l’appétit, l’état émotionnel et l’implication du récepteur GPR120

L’obésité est un facteur de risque lié à des problèmes physiques, émotionnels et comportementaux. Aujourd’hui, l’alimentation est composée d’un régime typiquement occidental «Western diet» qui est riche en acides gras saturés (AGS) et pauvre en acides gras polyinsaturés (AGPI) tel que les oméga-3 (N-3) et occasionnant un déséquilibre du ratio alimentaire N-6/N-3. Ce déséquilibre est une des causes de la prévalence des maladies mentales y compris celles des troubles de l'humeur et de l’anxiété. L’acide docosahexaénoïque (ADH, 22: 6 n-3) est l’acide gras (AG) le plus abondant dans le cerveau et son accumulation est particulièrement élevée pendant la période périnatale. Il joue un rôle important dans le développement neuronal et d'autres fonctions du cerveau tel l'apprentissage et la mémoire. Des perturbations de l’environnement périnatal peuvent influencer à très long terme l’avenir de la descendance en la rendant plus susceptible de développer des problèmes d’obésité dans un contexte nutritionnel riche. On ignore cependant si le déficit alimentaire chez la mère et particulièrement en ADH aura un impact sur la motivation alimentaire de la progéniture. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier le rôle potentiel des N-3 sur la balance énergétique, la motivation alimentaire, la dépression et le niveau d’anxiété des descendants de souris mâles adultes assujetties à une alimentation riche en gras. Nos données ont démontré qu‘un régime maternel déficitaire en ADH durant la période périnatale incitait la descendance à fournir plus d’effort afin d’obtenir un aliment palatable. Ceci entraînerait un dérèglement de l’homéostasie énergétique en augmentant le gain de poids et en diminuant l’activité locomotrice tout en exacerbant le comportement de type anxieux dès que les souris sont exposées à un milieu obésogène. Les acides gras libres (AGL) sont des nutriments essentiels fonctionnant comme des molécules de signalisation dans le cerveau en ayant des récepteurs qui jouent un rôle important dans le contrôle du métabolisme énergétique. Parmi eux, on distingue un récepteur couplé à la protéine G (GPCR), le GPR120. Ce récepteur activé par les AGPI ω-3 intervient dans les mécanismes anti-inflammatoires et insulino-résistants via les N-3. Une mutation dans le gène GPR120 occasionnée par une réduction de l’activité de signalisation du gène est liée à l’obésité humaine. L'objectif premier de cette deuxième étude était d’évaluer l'impact de la stimulation pharmacologique de GPR120 dans le système nerveux central (SNC) sur l'alimentation, les dépenses d'énergie, le comportement de type anxieux et la récompense alimentaire. Nos résultats démontrent qu’une injection centrale aiguë d'agoniste GPR120 III réduit la prise alimentaire ad libitum et la motivation alimentaire pour un aliment riche en gras et en sucre; ainsi que les comportements de type anxieux. L’injection centrale chronique (21 jours) de ce même agoniste GPR120 III transmis par une pompe osmotique a démontré que les souris placées sous diète hypercalorique (HFD n’ont présenté aucune modification lors de la prise alimentaire ni de gain de poids mais qu’il y avait comparativement au groupe de véhicule, une réduction du comportement de type anxieux, que ce soit dans le labyrinthe en croix surélevé (LCS) ou dans le test à champ ouvert (OFT). L’ADH est reconnu pour ses propriétés anorexigènes au niveau central. De plus, la stimulation des récepteurs de GPR120 au niveau du cerveau avec un agoniste synthétique peut produire un effet intense intervenir sur le comportement lié à l'alimentation des rongeurs. Trouver une approche visant à contrôler à la fois la neuroinflammation, la récompense alimentaire et les troubles émotionnels aiderait assurément au traitement de l'obésité et du diabète de type 2.

Rôle des cellules myéloïdes dans des modèles murins de la neuroinflammation

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

Mutations in SNX14 cause a distinctive autosomal-recessive cerebellar ataxia and intellectual disability syndrome

Intellectual disability and cerebellar atrophy occur together in a large number of genetic conditions and are frequently associated with microcephaly and/or epilepsy. Here we report the identification of causal mutations in Sorting Nexin 14 (SNX14) found in seven affected individuals from three unrelated consanguineous families who presented with recessively inherited moderate-severe intellectual disability, cerebellar ataxia, early-onset cerebellar atrophy, sensorineural hearing loss, and the distinctive association of progressively coarsening facial features, relative macrocephaly, and the absence of seizures. We used homozygosity mapping and whole-exome sequencing to identify a homozygous nonsense mutation and an in-frame multiexon deletion in two families. A homozygous splice site mutation was identified by Sanger sequencing of SNX14 in a third family, selected purely by phenotypic similarity. This discovery confirms that these characteristic features represent a distinct and recognizable syndrome. SNX14 encodes a cellular protein containing Phox (PX) and regulator of G protein signaling (RGS) domains. Weighted gene coexpression network analysis predicts that SNX14 is highly coexpressed with genes involved in cellular protein metabolism and vesicle-mediated transport. All three mutations either directly affected the PX domain or diminished SNX14 levels, implicating a loss of normal cellular function. This manifested as increased cytoplasmic vacuolation as observed in cultured fibroblasts. Our findings indicate an essential role for SNX14 in neural development and function, particularly in development and maturation of the cerebellum.

Involvement of Beta-arrestin 1 and Beta-arrestin 2 in store operated calcium entry

Résumé : La variation de la [Ca2+] intracellulaire participe à nombreux de processus biologiques. Les cellules eucaryotes expriment à la membrane plasmique une variété de canaux par lesquelles le calcium peut entrer. Dans les cellules non excitables, deux mécanismes principaux permettent l'entrée calcique; l'entrée capacitative de Ca2+ via Orai1 (SOCE) et l'entrée calcique activé par un récepteur (ROCE). Plusieurs protéines clés sont impliquées dans la régulation de ces voies d'entrée calcique, ainsi que dans l'homéostasie calcique. TRPC6 est un canal calcique impliquée dans l'entrée calcique dans les cellules à la suite d’une stimulation d’un récepteur hormonal. TRPC6 transloque à la membrane cellulaire et il y demeure jusqu'à ce que le stimulus soit retiré. Les mécanismes qui régulent le trafic et l'activation de TRPC6 sont cependant encore peu connus. Des découvertes récentes ont démontré qu'il y a un rôle potentiel de Rho kinase dans l'activité de TRPC6. Rho kinase est activée par la petite protéine G RhoA qui peut être activée par les protéines G hétérotrimériques Gα12 et Gα13. En plus de Gα12 et Gα13, les protéines de désensibilisation des GPCR β -arrestin 1 et / ou β-arrestin 2 peuvent aussi activer RhoA. Le but de notre étude est d'examiner la participation des protéines Gα12/13 et β-arrestin 1/ β-arrestin 2 dans l'activation de TRPC6 et de la protéine Orai1. Nous avons utilisé des ARN interférant (siRNA) spécifiques pour induire une réduction de l'expression de Gα12/13 ou β-arrestin 1/β-arrestin 2. La conséquence sur l’entrée de Ca2+ dans les cellules a été ensuite déterminée par imagerie calcique en temps réel suite à une stimulation par la vasopressine (AVP), thapsigargin ou carbachol. Nous avons donc identifié que dans des cellules A7r5, une lignée cellulaire de musculaires lisses vasculaires où le canal TRPC6 exprimé de manière endogène, la diminution de l’expression des protéines Gα12 ou Gα13 ne semble pas modifier l’entrée Ca2+ induit par l’AVP par rapport aux cellules témoins. D'autre part, la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 dans des cellules HEK 293 ainsi que des cellules HEK 293 exprimant de façon stable TRPC6 (cellules T6.11) ont augmenté l’entrée de Ca2+ induite par thapsigargin, un activateur pharmacologique de SOCE. Des études de co-immunoprécipitation démontrent une interaction entre la β-arrestin 1 et STIM1, alors qu'aucune interaction n'a été observée entre les β-arrestin 1 et Orai1. Nous avons de plus montré à l'aide d'analyse en microscopie confocale que la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 n’influence pas la quantité d’Orai1 à la périphérie cellulaire. Cependant, des résultats préliminaires indiquent que la diminution de l’expression β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 augmente la quantité de STIM1-YFP dans l'espace intracellulaire et diminue sa quantité à la périphérie cellulaire. En conclusion, nous avons montré que les β-arrestin 1 ou β-arrestin 2 sont impliquées dans l'entrée capacitative de Ca2+ (SOCE) et contrôlent la quantité de STIM1 dans le réticulum endoplasmique.

Influência do estímulo por PAF no perfil de abundância proteica em neutrófilos : uma abordagem proteômica

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2015.

The role of oxidative stress as an underlying mechanism in life-history trade-offs

A key aspect underpinning life-history theory is the existence of trade-offs. Trade-offs occur because resources are limited, meaning that individuals cannot invest in all traits simultaneously, leading to costs for traits such as growth and reproduction. Such costs may be the reason for the sub-maximal growth rates that are often observed in nature, though the fitness consequences of these costs would depend on the effects on lifetime reproductive success. Recently, much attention has been given to the physiological mechanism that might underlie these life-history trade-offs, with oxidative stress (OS) playing a key role. OS is characterised by a build-up of oxidative damage to tissues (e.g. protein, lipids and DNA) from attack by reactive species (RS). RS, the majority of which are by-products of metabolism, are usually neutralised by antioxidants, however OS occurs when there is an imbalance between the two. There are two main theories linking OS with growth and reproduction. The first is that traits like growth and reproduction, being metabolically demanding, lead to an increase in RS production. The second involves the diversion of resources away from self-maintenance processes (e.g. the redox system) when individuals are faced with enhanced growth or reproductive expenditure. Previous research investigating trade-offs involving growth or reproduction and self-maintenance has been equivocal. One reason for this could be that associations among redox biomarkers can vary greatly so that the biomarker selected for analysis can influence the conclusion reached about an individual’s oxidative status. Therefore the first aim of my thesis was to explore the strength and pattern of integration of five biomarkers of OS (three antioxidants, one damage and one general oxidation measure) in wild blue tit (Cyanistes caeruleus) adults and nestlings (Chapter 2). In doing so, I established that all five biomarkers should be included in future analyses, thus using this collection of biomarkers I explored my next aims; whether enhanced growth (Chapters 3 and 4) or reproductive effort (Chapter 5) can lead to increased OS levels, if these traits are traded off against self-maintenance. I accomplished these aims using both a meta-analytic and experimental approach, the latter involving manipulation of brood size in wild blue tits in order to experimentally alter growth rate of nestlings and provisioning rate (a proxy for reproductive expenditure) of adults. I also investigated the potential for redox integration to be used as an index of body condition (Chapter 2), allowing predictions about future fitness consequences of changes to oxidative state to be made. A growth – self-maintenance trade off was supported by my meta-analytic results (Chapter 4) which found OS to be a constraint on growth. However, when faced with experimentally enhanced growth, animals were typically not able to adjust this trade-off so that oxidative damage resulted. This might support the idea that energetically expensive growth causes resources to be diverted away from the redox system; however, antioxidants did not show an overall reduction in response to growth in the meta-analysis suggesting that oxidative costs of growth may result from increased RS production due to the greater metabolism needed for enhanced growth. My experimental data (Chapter 3) showed a similar pattern, with raised protein damage levels (protein carbonyls; PCs) in the fastest growing blue tit chicks in a brood, compared with their slower growing sibs. These within-brood differences in OS levels likely resulted from within-brood hierarchies and might have masked any between-brood differences, which were not observed here. Despite evidence for a growth – self-maintenance trade off, my experimental results on blue tits found no support for the hypothesis that self-maintenance is also traded off against reproduction, another energetically demanding trait. There was no link between experimentally altered reproductive expenditure and OS, nor was there a direct correlation between reproductive effort and OS (Chapter 5). However, there are various factors that likely influence whether oxidative costs are observed, including environmental conditions and whether such costs are transient. This emphasises the need for longitudinal studies following the same individuals over multiple years and across a wide range of habitats that differ in quality. This would allow investigation into how key life events interact; it might be that raised OS levels from rapid early growth have the potential to constrain reproduction or that high parental OS levels constrain offspring growth. Any oxidative costs resulting from these life-history trade-offs have the potential to impact on future fitness. Redox integration of certain biomarkers might prove to be a useful tool in making predictions about fitness, as I found in Chapter 2, as well as establishing how the redox system responds, as a whole, to changes to growth and reproduction. Finally, if the tissues measured can tolerate a given level of OS, then the level of oxidative damage might be irrelevant and not impact on future fitness at all.

Le rôle des acides gras oméga-3 sur la balance énergétique, la régulation de l’appétit, l’état émotionnel et l’implication du récepteur GPR120

L’obésité est un facteur de risque lié à des problèmes physiques, émotionnels et comportementaux. Aujourd’hui, l’alimentation est composée d’un régime typiquement occidental «Western diet» qui est riche en acides gras saturés (AGS) et pauvre en acides gras polyinsaturés (AGPI) tel que les oméga-3 (N-3) et occasionnant un déséquilibre du ratio alimentaire N-6/N-3. Ce déséquilibre est une des causes de la prévalence des maladies mentales y compris celles des troubles de l'humeur et de l’anxiété. L’acide docosahexaénoïque (ADH, 22: 6 n-3) est l’acide gras (AG) le plus abondant dans le cerveau et son accumulation est particulièrement élevée pendant la période périnatale. Il joue un rôle important dans le développement neuronal et d'autres fonctions du cerveau tel l'apprentissage et la mémoire. Des perturbations de l’environnement périnatal peuvent influencer à très long terme l’avenir de la descendance en la rendant plus susceptible de développer des problèmes d’obésité dans un contexte nutritionnel riche. On ignore cependant si le déficit alimentaire chez la mère et particulièrement en ADH aura un impact sur la motivation alimentaire de la progéniture. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier le rôle potentiel des N-3 sur la balance énergétique, la motivation alimentaire, la dépression et le niveau d’anxiété des descendants de souris mâles adultes assujetties à une alimentation riche en gras. Nos données ont démontré qu‘un régime maternel déficitaire en ADH durant la période périnatale incitait la descendance à fournir plus d’effort afin d’obtenir un aliment palatable. Ceci entraînerait un dérèglement de l’homéostasie énergétique en augmentant le gain de poids et en diminuant l’activité locomotrice tout en exacerbant le comportement de type anxieux dès que les souris sont exposées à un milieu obésogène. Les acides gras libres (AGL) sont des nutriments essentiels fonctionnant comme des molécules de signalisation dans le cerveau en ayant des récepteurs qui jouent un rôle important dans le contrôle du métabolisme énergétique. Parmi eux, on distingue un récepteur couplé à la protéine G (GPCR), le GPR120. Ce récepteur activé par les AGPI ω-3 intervient dans les mécanismes anti-inflammatoires et insulino-résistants via les N-3. Une mutation dans le gène GPR120 occasionnée par une réduction de l’activité de signalisation du gène est liée à l’obésité humaine. L'objectif premier de cette deuxième étude était d’évaluer l'impact de la stimulation pharmacologique de GPR120 dans le système nerveux central (SNC) sur l'alimentation, les dépenses d'énergie, le comportement de type anxieux et la récompense alimentaire. Nos résultats démontrent qu’une injection centrale aiguë d'agoniste GPR120 III réduit la prise alimentaire ad libitum et la motivation alimentaire pour un aliment riche en gras et en sucre; ainsi que les comportements de type anxieux. L’injection centrale chronique (21 jours) de ce même agoniste GPR120 III transmis par une pompe osmotique a démontré que les souris placées sous diète hypercalorique (HFD n’ont présenté aucune modification lors de la prise alimentaire ni de gain de poids mais qu’il y avait comparativement au groupe de véhicule, une réduction du comportement de type anxieux, que ce soit dans le labyrinthe en croix surélevé (LCS) ou dans le test à champ ouvert (OFT). L’ADH est reconnu pour ses propriétés anorexigènes au niveau central. De plus, la stimulation des récepteurs de GPR120 au niveau du cerveau avec un agoniste synthétique peut produire un effet intense intervenir sur le comportement lié à l'alimentation des rongeurs. Trouver une approche visant à contrôler à la fois la neuroinflammation, la récompense alimentaire et les troubles émotionnels aiderait assurément au traitement de l'obésité et du diabète de type 2.

Design and validation of a novel generic platform for the production of tetravalent IgG1-like bispecific antibodies

International audience

Leishmania (Viannia) shawi purified antigens confer protection against murine cutaneous leishmaniasis

Leishmania (Viannia) shawi was characterized only recently, and few studies concerning the immunogenic and protective properties of its antigens have been performed. The present study aimed to evaluate the protective potential of the five antigenic fractions isolated from L. (V.) shawi promastigotes in experimental cutaneous leishmaniasis.Soluble antigen from L. (V.) shawi promastigotes was submitted to reverse phase HPLC to purify F1, F2, F3, F4 and F5 antigens. BALB/c mice were immunized once a week for two consecutive weeks by subcutaneous routes in the rump, using 25 mu g protein. After 1 week, groups were challenged in the footpad with L. (V.) shawi promastigotes. After 8 weeks, those same mice were sacrificed and parasite burden as well as the cellular and humoral immune responses were evaluated.F1 and F5-immunized mice restrained lesion progression and parasite load in the skin. However, only the F1 group was able to control the parasitism in lymph nodes, which was associated with low IL-4 and high IFN-gamma production; IgG2a isotype was increased in this group. Immunizations with F2, F3 and F4 antigens did not protect mice.The capability of antigens to restrain IL-4 levels and increase IFN-gamma was associated with protection, such as in immunization using F1 antigen.