Cooperative interactions in the induction of long-term potentiation and depression of synaptic excitation between hippocampal CA3-CA1 cell pairs in vitro.

The requirement for cooperative interactions between multiple synaptic inputs in the induction of long-term potentiation (LTP) and long-term depression (LTD) has been tested at Schaffer collateral synapses with paired recordings from monosynaptically coupled CA3-CA1 cell pairs in rat hippocampal slice cultures. Tetanization of single presynaptic neurons at 50 Hz (repeated 5-7 times for 300-500 ms each) induced only a transient potentiation (< 3 min) of excitatory postsynaptic potentials (EPSPs). Persistent potentiation (> 15 min) was induced only when single presynaptic action potentials were synchronously paired with directly induced postsynaptic depolarizing pulses (repeated 50-100 times). Tetanus-induced potentiation of extracellularly evoked EPSPs lasting > 4 min could only be obtained if the EPSP was > 4 mV. Because unitary EPSP amplitudes average approximately 1 mV, we conclude that high-frequency discharge must occur synchronously] in 4-5 CA3 cells for LTP to be induced in a common postsynaptic CA1 cell. Asynchronous pairing of presynaptic action potentials with postsynaptic depolarizing current pulses (preceding each EPSP by 800 ms) depressed both naive and previously potentiated unitary EPSPs. Likewise, homosynaptic LTD of unitary EPSPs was induced when the presynaptic cell was tetanized at 3 Hz for 3 min, regardless of their amplitude (0.3-3.2 mV). Homosynaptic LTD of extracellularly evoked Schaffer collateral EPSPs < 4 mV could be induced if no inhibitory postsynaptic potential was apparent, but was prevented by eliciting a large inhibitory postsynaptic potential or by injection of hyperpolarizing current in the postsynaptic cell. We conclude that cooperative interactions among multiple excitatory inputs are not required for induction of homosynaptic LTD of unitary EPSPs.

Vaccinia virus DNA replication: two hundred base pairs of telomeric sequence confer optimal replication efficiency on minichromosome templates.

Vaccinia virus is a complex DNA virus that exhibits significant genetic and physical autonomy from the host cell. Most if not all of the functions involved in replication and transcription of the 192-kb genome are virally encoded. Although significant progress has been made in identifying trans-acting factors involved in DNA synthesis, the mechanism of genome replication has remained poorly understood. The genome is a linear duplex with covalently closed hairpin termini, and it has been presumed that sequences and/or structures within these termini are important for the initiation of genome replication. In this report we describe the construction of minichromosomes containing a central plasmid insert flanked by hairpin termini derived from the viral genome and their use as replication templates. When replication of these minichromosomes was compared with a control substrate containing synthetic hairpin termini, specificity for viral telomeres was apparent. Inclusion of > or = 200 bp from the viral telomere was sufficient to confer optimal replication efficiency, whereas 65-bp telomeres were not effective. Chimeric 200-bp telomeres containing the 65-bp terminal element and 135 bp of ectopic sequence also failed to confer efficient replication, providing additional evidence that telomere function is sequence-specific. Replication of these exogenous templates was dependent upon the viral replication machinery, was temporally coincident with viral replication, and generated covalently closed minichromosome products. These data provide compelling evidence for specificity in template recognition and utilization in vaccinia virus-infected cells.

Human MutSalpha recognizes damaged DNA base pairs containing O6-methylguanine, O4-methylthymine, or the cisplatin-d(GpG) adduct.

Bacterial and mammalian mismatch repair systems have been implicated in the cellular response to certain types of DNA damage, and genetic defects in this pathway are known to confer resistance to the cytotoxic effects of DNA-methylating agents. Such observations suggest that in addition to their ability to recognize DNA base-pairing errors, members of the MutS family may also respond to genetic lesions produced by DNA damage. We show that the human mismatch recognition activity MutSalpha recognizes several types of DNA lesion including the 1,2-intrastrand d(GpG) crosslink produced by cis-diamminedichloroplatinum(II), as well as base pairs between O6-methylguanine and thymine or cytosine, or between O4-methylthymine and adenine. However, the protein fails to recognize 1,3-intrastrand adduct produced by trans-diamminedichloroplatinum(II) at a d(GpTpG) sequence. These observations imply direct involvement of the mismatch repair system in the cytotoxic effects of DNA-methylating agents and suggest that recognition of 1,2-intrastrand cis-diamminedichloroplatinum(II) adducts by MutSalpha may be involved in the cytotoxic action of this chemotherapeutic agent.

The presence of codon-anticodon pairs in the acceptor stem of tRNAs.

A total of 1268 available (excluding mitochondrial) tRNA sequences was used to reconstruct the common consensus image of their acceptor domains. Its structure appeared as a 11-bp-long double-stranded palindrome with complementary triplets in the center, each flanked by the 3'-ACCD and NGGU-5' motifs on each strand (D, base determinator). The palindrome readily extends up to the modern tRNA-like cloverleaf passing through an intermediate hairpin having in the center the single-stranded triplet, in supplement to its double-stranded precursor. The latter might represent an original anticodon-codon pair mapped at 1-2-3 positions of the present-day tRNA acceptors. This conclusion is supported by the striking correlation: in pairs of consensus tRNAs with complementary anticodons, their bases at the 2nd position of the acceptor stem were also complementary. Accordingly, inverse complementarity was also evident at the 71st position of the acceptor stem. With a single exception (tRNA(Phe)-tRNA(Glu) pair), the parallelism is especially impressive for the pairs of tRNAs recognized by aminoacyl-tRNA synthetases (aaRS) from the opposite classes. The above complementarity still doubly presented at the key central position of real single-stranded anticodons and their hypothetical double-stranded precursors is consistent with our previous data pointing to the double-strand use of ancient RNAs in the origin of the main actors in translation- tRNAs with complementary anticodons and the two classes of aaRS.

An immunoglobulin mutator that targets G.C base pairs.

Hypermutation can be defined as an enhancement of the spontaneous mutation rate which the organism uses in certain types of differentiated cells where a high mutation rate is advantageous. At the immunoglobulin loci this process increases the mutation rate > 10(5)-fold over the normal, spontaneous rate. Its proximate cause is called the immunoglobulin mutator system. The most important function of this system is to improve antibody affinity in an ongoing response; it is turned on and off during the differentiation of B lymphocytes. We have established an in vitro system to study hypermutation by transfecting a rearranged mu gene into a cell line in which an immunoglobulin mutator has been demonstrated. A construct containing the mu gene and the 3' kappa enhancer has all the cis-acting elements necessary for hypermutation of the endogenous gene segments encoding the variable region. The activity of the mutator does not seem to depend strongly on the position of the transfected gene in the genome. The mutator is not active in transformed cells of a later differentiation stage. It is also not active on a transfected lacZ gene. These results are consistent with the specificity of the mutator system being maintained and make it possible to delineate cis and trans mutator elements in vitro. Surprisingly, the mutator preferentially targets G-C base pairs. Two hypotheses are discussed: (i) the immunoglobulin mutator system in mammals consists of several mutators, of which the mutator described here is only one; or (ii) the primary specificity of the system is biased toward mutation of G-C base pairs, but this specificity is obscured by antigenic selection.

Modularisation épistatique des loci à trait quantitatif associés à la pression artérielle et identification de gènes candidats pour l’hypertension

Problématique: L’hypertension artérielle essentielle, facteur de risque majeur dans le développement des maladies cardiovasculaires, est un trait multigénique complexe dont les connaissances sur le déterminisme génétique nécessitent d’être approfondies. De nombreux loci à trait quantitatif (QTLs); soit des gènes responsables de faire varier la pression artérielle (PA), ont été identifiés chez l’humain et le modèle animal. Cependant, le mystère plane encore sur la façon dont ces gènes fonctionnent ensemble pour réguler la PA. Hypothèse et objectif: Plutôt qu’une addition de QTLs ayant chacun une action infinitésimale sur la PA, une interaction épistatique entre les gènes serait responsable du phénotype hypertendu. Ainsi, l’étude de cette épistasie entre les gènes impliqués, directement ou indirectement, dans l’homéostasie de la PA nous permettrait d’explorer de nouvelles voies de régulation moléculaire en cause dans cette maladie. Méthodes: Via la réalisation de souches congéniques de rats, où un segment chromosomique provenant d’une souche receveuse hypertendue (Dahl Salt Sensitive, SS/Jr) est remplacé par son homologue provenant d’une souche donneuse normotendue (Lewis, LEW), des QTLs peuvent être mis en évidence. Dans ce contexte, la combinaison de QTLs via la création de doubles ou multiples congéniques constitue la première démonstration fonctionnelle des interactions intergéniques. Résultats: Vingt-sept combinaisons au total nous ont menés à l’appréciation d’une modularisation des QTLs. Ces derniers ont été catégorisés selon deux principaux modules épistatiques (EMs) où les QTLs appartenant à un même EM sont épistatiques entre eux et participent à une même voie régulatrice. Les EMs/cascades agissent alors en parallèle pour réguler la PA. Grâce à l’existence de QTLs ayant des effets opposés sur la PA, nous avons pu établir l’ordre hiérarchique entre trois paires de QTLs. Cependant, lorsque cette suite régulatrice ne peut être déterminée, d’autres approches sont nécessaires. Nos travaux nous ont mené à l’identification d’un QTL situé sur le chromosome 16 du rat (C16QTL), appartenant au EM1 et qui révélerait une nouvelle voie de l’homéostasie de la PA. Le gène retinoblastoma-associated protein 140 (Rap140)/family with sequence similarity 208 member A (Fam208a), présentant une mutation non synonyme entre SS/Jr et LEW est le gène candidat le plus plausible pour représenter C16QTL. Celui-ci code pour un facteur de transcription et semblerait influencer l’expression de Solute carrier family 7 (cationic amino acid transporter, y+ system) member 12 (Slc7a12), spécifiquement et significativement sous exprimé dans les reins de la souche congénique portant C16QTL par rapport à la souche SS/Jr. Rap140/Fam208a agirait comme un inhibiteur de la transcription de Slc7a12 menant à une diminution de la pression chez Lewis. Conclusions: L’architecture complexe de la régulation de la PA se dévoile mettant en scène de nouveaux acteurs, pour la plupart inconnus pour leur implication dans la PA. L’étude de la nouvelle voie de signalisation Rap140/Fam208a - Slc7a12 nous permettra d’approfondir nos connaissances quant à l’homéostasie de la pression artérielle et de l’hypertension chez SS/Jr. À long terme, de nouveaux traitements anti-hypertenseurs, ciblant plus d’une voie de régulation à la fois, pourraient voir le jour.

Effets de la stimulation magnétique transcrânienne dans la maladie de Parkinson avec déficits cognitifs légers

Beaucoup de patients atteints de la maladie de Parkinson (MP) peuvent souffrir de troubles cognitifs dès les étapes initiales de la maladie et jusqu’à 80% d’entre eux vont développer une démence. Des altérations fonctionnelles au niveau du cortex préfrontal dorsolatéral (CPFDL), possiblement en relation avec le noyau caudé, seraient à l’origine de certains de ces déficits cognitifs. Des résultats antérieurs de notre groupe ont montré une augmentation de l’activité et de la connectivité dans la boucle cortico-striatale cognitive suite à la stimulation magnétique transcrânienne (SMT) utilisant des paramètres « theta burst » intermittent (iTBS) sur le CPFDL gauche. Pour cette étude, 24 patients atteints de la MP avec des troubles cognitifs ont été séparées en 2 groupes : le groupe iTBS active (N=15) et le groupe sham (stimulation simulée, N=9). Une batterie neuropsychologique détaillée évaluant cinq domaines cognitifs (attention, fonctions exécutives, langage, mémoire et habiletés visuo-spatiales) a été administrée lors des jours 1, 8, 17 et 37. Le protocole iTBS a été appliqué sur le CPFDL gauche durant les jours 2, 4 et 7. Les scores z ont été calculés pour chaque domaine cognitif et pour la cognition globale. Les résultats ont montré une augmentation significative de la cognition globale jusqu’à 10 jours suivant l’iTBS active, particulièrement au niveau de l’attention, des fonctions exécutives et des habiletés visuo-spatiales. Cet effet sur la cognition globale n’est pas répliqué dans le groupe sham. Ces résultats suggèrent donc que l’iTBS peut moduler la performance cognitive chez les patients atteints de MP avec des déficits cognitifs.

Les effets du dalcetrapib, un inhibiteur de la protéine de transfert des esters de cholestérol (CETP), sur la structure et la fonction des lipoprotéines de haute densité (HDL) dans l’étude dal-PLAQUE2

Introduction : Le dalcetrapib, inhibiteur de la glycoprotéine hydrophobe de transfert des esters de cholestérol (CETP), a été étudié dans le cadre de l’essai clinique de phase II dal-PLAQUE2 (DP2). L’objectif principal est d’étudier l’effet du dalcetrapib après 1 an de traitement sur la structure et la fonction des HDL dans une sous-population de la cohorte DP2. Méthode : Les sujets de la cohorte DP2 ayant une série de mesures de cIMT et des échantillons de plasma et sérum au baseline et à 1 an de traitement furent sélectionnés (379 sujets: 193 du groupe placebo (PCB) et 186 du groupe dalcetrapib (DAL)). Des données biochimiques prédéterminées, le profil des concentrations et tailles des sous-classes de HDL et LDL en résonance magnétique nucléaire (RMN) et 2 mesures de capacité d’efflux de cholestérol (CEC) du sérum ont été explorées. Les données statistiques furent obtenues en comparant les changements à un an à partir du « baseline » avec un ANOVA ou ANCOVA. La procédure normalisée de fonctionnement d’essai d’efflux de cholestérol permet de calculer l’efflux fractionnel (en %) de 3H-cholestérol des lignées cellulaires BHK-ABCA1 (fibroblastes) et J774 (macrophages, voie ABCA1) et HepG2 (hépatocytes, voie SR-BI), vers les échantillons sériques de la cohorte DP2. Résultats : Pour la biochimie plasmatique, un effet combiné des changements d’activité de CETP dans les 2 groupes a causé une réduction de 30% dans le groupe DAL. Après 1 an de traitement dans le groupe DAL, la valeur de HDL-C a augmenté de 35,5% (p < 0,001) et l’apoA-I a augmenté de 14,0% (p < 0,001). Au profil RMN, dans le groupe DAL après 1 an de traitement, il y a augmentation de la taille des HDL-P (5,2%; p < 0,001), des grosses particules HDL (68,7%; p < 0,001) et des grosses particules LDL (37,5%; p < 0,01). Les petites particules HDL sont diminuées (-9,1%; p < 0,001). Il n’y a aucune différence significative de mesure de cIMT entre les deux groupes après 1 an de traitement. Pour la CEC, il y a augmentation significative par la voie du SR-BI et une augmentation via la voie ABCA1 dans le groupe DAL après 1 an de traitement. Conclusion : Après un an de traitement au dalcetrapib, on note une hausse de HDL-C, des résultats plutôt neutres au niveau du profil lipidique par RMN et une CEC augmentée mais trop faible pour affecter la valeur de cIMT chez les échantillons testés.

Les effets de l’éclairage cyclique versus l’éclairage tamisé constant sur la stabilité physiologique et le niveau d’activité motrice de prématurés

Problématique : Les prématurés évoluent dans l’unité néonatale qui présente une intensité lumineuse parfois forte et variable, ce qui a pour effet de provoquer une instabilité physiologique, ainsi qu’une augmentation du niveau d’activité motrice chez ces derniers. Par ailleurs, le contrôle de l’éclairage à l’unité néonatale favorise la stabilité physiologique et réduit le niveau d’activité motrice des prématurés. Deux méthodes de contrôle de l’éclairage ont été étudiées, soit l’éclairage tamisé constant et l’éclairage cyclique. Or, la méthode de contrôle de l’éclairage la plus appropriée au système nerveux immature des prématurés est inconnue et il y a ambivalence en ce qui concerne les résultats des études ayant évalué ces deux modes de contrôle de l’éclairage. But : Le but de cette étude était de mesurer les effets de l’éclairage cyclique versus l’éclairage tamisé constant sur la stabilité physiologique et le niveau d’activité motrice de prématurés nés entre 28 et 32 semaines d’âge gestationnel. Méthode : Un essai clinique randomisé a été réalisé. Les 38 prématurés recrutés dans une unité néonatale de niveaux II et III d’un hôpital universitaire, ont été randomisés dans l’un des deux groupes d’intervention, soit le groupe exposé à l’éclairage tamisé constant ou celui exposé à l’éclairage cyclique. Ces deux types d’éclairage ont été appliqués pendant 24 heures. La stabilité physiologique a été mesurée par le score Stability of the Cardio Respiratory System in Premature Infants (SCRIP) et le niveau d’activité motrice a été mesuré avec un accéléromètre (Actiwatch®). L’intensité lumineuse à laquelle les prématurés ont été exposés a été mesurée de façon continue à l’intérieur de l’incubateur à l’aide d’un photomètre. Résultats : L’analyse des données révèle qu’il n’y aucune différence significative entre les deux groupes d’intervention en ce qui a trait à la stabilité physiologique (valeur-p du score SCRIP de 0,54 à 0,96) et au niveau d’activité motrice (valeur-p de 0,09 à 0,88). Les participants des deux groupes ont manifesté une stabilité physiologique et un niveau d’activité motrice comparables. Conclusion : Des interventions de contrôle de l’éclairage doivent être adoptées à l’unité néonatale, que ce soit des interventions qui permettent la mise en œuvre de l’éclairage cyclique ou de l’éclairage tamisé constant, dans le but de favoriser l’adaptation du prématuré à l’environnement de l’unité néonatale. Des recherches additionnelles sont requises afin d’identifier la méthode de contrôle de l’éclairage (éclairage cyclique ou éclairage tamisé constant) qui doit être implantée à l’unité néonatale.

Les mécanismes sous-jacents aux effets pathologiques cardiaques de l’angiotensine II dans le remodelage électrique et contractile entre les sexes

L’insuffisance cardiaque (IC) est associée à un taux de mortalité et d’hospitalisations élevé causant un fardeau économique important. Les deux causes majeures de décès de l’IC sont les arythmies ventriculaires létales et les sidérations myocardiques. Il est maintenant reconnu que l’angiotensine II (ANGII) est l'un des principaux médiateurs de l’IC. Ses effets délétères découlent de l’activation du récepteur de type 1 de l’ANGII (AT1) et entraînent le développement d’hypertrophie. Toutefois, son rôle dans la genèse d’arythmies demeure incompris. De ce fait, l'étude des mécanismes électriques et contractiles sous-jacents aux effets pathologiques de l’ANGII s’avère essentielle afin de mieux comprendre et soigner cette pathologie. Il est souvent perçu que les femmes sont protégées envers les maladies cardiovasculaires. Cependant, le nombre total de femmes décédant d’IC est plus grand que le nombre d’hommes. Également, l’impact des facteurs de risque diffère entre chaque sexe. Ces différences existent, mais les mécanismes sous-jacents sont encore peu connus. De plus, les femmes reçoivent fréquemment un diagnostic ou un traitement inapproprié en raison d’un manque d’information sur les différences entre les sexes dans la manifestation d’une pathologie. Ce manque de données peut découler du fait que les sujets de sexe féminin sont souvent sous-représentés dans les essais cliniques ou la recherche fondamentale ce qui a grandement limité l’avancement de nos connaissances sur ~50 % de la population. Ainsi, il semble plus que nécessaire d’approfondir notre compréhension des différences entre les sexes, notamment dans la progression de l’IC. L’utilisation d’un modèle de souris transgénique surexprimant le récepteur AT1 (souris AT1R) a permis d’étudier les changements électriques, structurels et contractiles avant et après le développement d’hypertrophie. Premièrement, chez les souris AT1R mâles, un ralentissement de la conduction ventriculaire a été observé indépendamment de l’hypertrophie. Ce résultat était expliqué par une réduction de la densité du courant Na+, mais pas de l’expression du canal. Ensuite, le rôle des protéines kinases C (PKC) dans la régulation du canal Na+ par l’ANGII a été exploré. Les évidences ont suggéré que la PKCα était responsable de la modulation de la diminution du courant Na+ chez les souris AT1R mâles et dans les cardiomyocytes humains dérivés de cellules souches induites pluripotentes (hiPSC-CM) en réponse à un traitement chronique à l’ANGII. Ensuite, les différences entre les sexes ont été comparées chez la souris AT1R. Une plus grande mortalité a été constatée chez les femelles AT1R suggérant qu’elles sont plus sensibles à la surexpression de AT1R. Le remodelage électrique ventriculaire a donc été comparé entre les souris AT1R des deux sexes. Les courants ioniques étaient altérés de façon similaire entre les sexes excluant ainsi leur implication dans la mortalité plus élevée chez les femelles. Ensuite, l’homéostasie calcique et la fonction cardiaque ont été étudiées. Il a été démontré que les femelles développaient une hypertrophie et une dilatation ventriculaire plus sévère que les mâles. De plus, les femelles AT1R avaient de petits transitoires calciques, une extrusion du Ca2+ plus lente ainsi qu’une augmentation de la fréquence des étincelles Ca2+ pouvant participer à des troubles contractiles et à la venue de post-dépolarisations précoces. En conclusion, l’ANGII est impliquée dans le remodelage électrique, structurel et calcique associé à l'émergence de l’IC. De surcroît, ces altérations affectent plus sévèrement les femelles soulignant la présence de différences entre les sexes dans le développement de l’IC.

Effets d’un programme de promotion de la vitalité cognitive sur la pratique d’activité physique d’ainés

Introduction : Plusieurs études ont démontré que la pratique d’activité physique (AP) peut avoir un impact sur la vitalité cognitive des ainés. Le programme Musclez vos Méninges encourage les participants à être davantage actif et a été conçu pour promouvoir la vitalité cognitive. Ce mémoire vise à explorer : 1) les effets du programme sur l’AP; 2) l’effet modérateur et médiateur de l’AP sur les impacts du programme sur la cognition; 3) la corrélation entre l’AP et certaines dimensions cognitives des participants à l’entrée dans l’étude. Méthodologie: Au total, 294 personnes âgées de 60 ans et plus, intéressées à participer à un programme de vitalité cognitive ont été recrutées. Elles ont été évaluées avec des tests cognitifs (MoCA, MIA, CVLT, RBMT, MMQ, Attention, Stroop) et des instruments sur l’AP (une version adaptée du CHAMPS et le test de marche de 2 minutes du SFT). Des corrélations ont été faites à l’entrée dans l’étude et des régressions multivariées ont été réalisées pour mesurer l’impact du programme et celui de l’AP. Résultats : La participation au programme est associée à une hausse de l’AP (p< 0,05). Les analyses n’indiquent cependant pas d’effet significatif (p< 0,05) modérateur ou médiateur. À l'entrée dans l'étude, les sujets les plus actifs présentent de meilleurs résultats pour le recours aux stratégies mnésiques (p< 0,05). Conclusion: Un programme multifactoriel, incluant la promotion de l’AP, peut modifier significativement l’engagement à être physiquement actif. Des études futures devront toutefois démontrer si la pratique d’AP peut avoir un effet modérateur ou médiateur sur la vitalité cognitive.