Production of bioactive metabolites by intestinal bacteria

The adult intestinal microbiota comprises a microbial ecosystem of approximately 100 trillion microorganisms, with specific bacterial communities holding distinct metabolic capabilities. Bacteria produce a range of bioactive compounds to survive unfavourable stimuli and to interact with other organisms, and generate several bioactive products during degradation of dietary constituents the host is not capable of digesting. This thesis addressed the impact of feeding potential probiotic bacteria and other dietary strategies such as pure fatty acids and prebiotics, on gut microbiota composition, short chain fatty acid (SCFA) production and modulation of metabolism in animal models. In the first experimental chapter (Chapter 2) a gas chromatography method for the quantification of SCFA was optimized and applied in the analysis of caecal samples obtained in animal studies described in other chapters of this thesis. In Chapter 3, t10, c12 CLA supplementation was shown to significantly alter murine gut microbiota composition and SCFA production rather than no supplementation. These changes were suggested to be extra factors affecting host lipid metabolism. Chapter 4 described the contrasting effects of CLA-producing strains, Bifidobacterium breve DPC 6330 and B. breve NCIMB 702258, on murine fat distribution/composition and gut microbiota composition, suggesting that these changes were most likely strain-dependent. In Chapter 5, dietary GABA-producing strain Lactobacillus brevis DPC 6108 was shown to significantly increase (p<0.05) serum insulin in healthy rats, leading to a second experiment using a type 1 diabetes rat model. Lb. brevis DPC 6108 administration did not change insulin levels in diabetic rats, but attenuated high levels of glucose when compared to diabetic control. However, an auto-immune-induced diabetes model was suggested as a better model to study GABA-related effects on diabetes. In Chapter 6 bovine milk oligosaccharides, 6’sialyllactose and Beneo Orafti P95 oligofructose supplementations were associated with depletion or reduction of less favourable bacteria, demonstrating that ingestion of these oligosaccharides might be a safe and effective approach to modulate populations of the intestinal microbiota. In Chapter 7 (General discussion) the major findings of all studies were reviewed and discussed.

Lost in translation? The potential psychobiotic Lactobacillus rhamnosus (JB-1) fails to modulate stress or cognitive performance in healthy male subjects

Background: Preclinical studies have identified certain probiotics as psychobiotics a live microorganisms with a potential mental health benefit. Lactobacillus rhamnosus (JB-1) has been shown to reduce stress-related behaviour, corticosterone release and alter central expression of GABA receptors in an anxious mouse strain. However, it is unclear if this single putative psychobiotic strain has psychotropic activity in humans. Consequently, we aimed to examine if these promising preclinical findings could be translated to healthy human volunteers. Objectives: To determine the impact of L. rhamnosus on stress-related behaviours, physiology, inflammatory response, cognitive performance and brain activity patterns in healthy male participants. An 8 week, randomized, placebo-controlled, cross-over design was employed. Twenty-nine healthy male volunteers participated. Participants completed self-report stress measures, cognitive assessments and resting electroencephalography (EEG). Plasma IL10, IL1β, IL6, IL8 and TNFα levels and whole blood Toll-like 4 (TLR-4) agonist-induced cytokine release were determined by multiplex ELISA. Salivary cortisol was determined by ELISA and subjective stress measures were assessed before, during and after a socially evaluated cold pressor test (SECPT). Results: There was no overall effect of probiotic treatment on measures of mood, anxiety, stress or sleep quality and no significant effect of probiotic over placebo on subjective stress measures, or the HPA response to the SECPT. Visuospatial memory performance, attention switching, rapid visual information processing, emotion recognition and associated EEG measures did not show improvement over placebo. No significant anti-inflammatory effects were seen as assessed by basal and stimulated cytokine levels. Conclusions: L. rhamnosus was not superior to placebo in modifying stress-related measures, HPA response, inflammation or cognitive performance in healthy male participants. These findings highlight the challenges associated with moving promising preclinical studies, conducted in an anxious mouse strain, to healthy human participants. Future interventional studies investigating the effect of this psychobiotic in populations with stress-related disorders are required.

Laminar and cellular distribution of AMPA, kainate, and NMDA receptor subunits in monkey sensory-motor cortex

In situ hybridization histochemistry and immunocytochemistry were used to examine lamina- and cell-specific expression of glutamate receptor (GluR) mRNAs and polypeptide subunits in motor and somatosensory cortex of macaque monkeys. Radioactive complementary RNA (cRNA) probes were prepared from cDNAs specific for α-amino-3-hydroxy-5-methylisoxozolepropionate (AMPA)/kainate (GluR1-GluR4), kainate (GluR5-GluR7), and N-methylD-aspartate (NMDA; NR1, NR2A-NR2D) receptor subunits. AMPA/kainate and NR1, NR2A, and NR2B receptor transcripts show higher expression than other transcripts. All transcripts show lamina-specific patterns of distribution. GluR2 and GluR4 mRNAs show higher expression than do GluR1 and GluR3 mRNAs. GluR6 transcript expression is higher than that of GluR5 and GluR7. NR1 mRNA expression is much higher than that of NR2 mRNAs. NR2C subunit expression is very low except for a very distinct band of high expression in layer IV of area 3b. Immunocytochemistry, using subunit-specific antisera and double labeling for calbindin, parvalbumin, or α type II Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase (CaMKII-α), allowed identification of cell types expressing different subunit genes. GluR1 and GluR5/6/7 immunoreactivity is found in both pyramidal cells and gamma-amino butyric acid (GABA) cells; GluR2/3 immunoreactivity is preferentially found in pyramidal cells, whereas GluR4 immunoreactivity is largely restricted to GABA cells; NMDA receptor subunit immunoreactivity is far greater in excitatory cells than in GABA cells. The density of expression of AMPA/kainate, kainate, and NMDA receptor subunit mRNAs differed within and across the architectonic fields of sensory-motor cortex. This finding and the lamina- and cell-specific patterns of expression suggest assembly of functional receptors from different arrangements of available subunits in specific neuronal populations.

Las politicas educativas hacia la poblacion indigena y la construccion de las identidades étnicas y de género. El caso de la region de Cuetzalan, Puebla, México

Cette thèse se centre sur l’analyse des politiques éducatives, qui visent la population indigène au Mexique. Son objectif est de rechercher l’impact qu’elles ont sur les constructions identitaires, de genre et d’ethnie, chez les petites filles et les garçons mexicains náhuas. Il s’agit d’un travail de recherche depuis l’instrumentation des politiques éducatives (à partir des stratégies, des programmes et des actions) que réalise la Direction Générale d’Éducation Indigène (DGEI), une instance appartenant au Ministère d’Éducation Publique (SEP), pour analyser les processus générés dans les pratiques scolaires – et extrascolaires – et les signifiés construits par les sujets éducatifs. Pour accomplir cet objectif, nous avons réalisé un travail ethnographique fondé sur des concepts théoriques et méthodologiques de l’ethnographie institutionnelle et du féminisme. La recherche présentée est fondamentalement qualitative, générée à partir du point de vue de l’ethnographie institutionnelle sur les politiques publiques conçues et réalisées par la DGEI dans les entités fédératives. A cet égard, nous avons visité et analysé le cas de cinq écoles indigènes náhuas de la Sierra Norte, dans l’état de Puebla. La conception et la réalisation ont impliqué des considérations épistémologiques d’un type qualitatif, comme la participation des sujets par le biais de l’incorporation de leur voix, de leurs perceptions et apports, pour l’analyse ultérieure des textes et la composition des conclusions finales. Cette recherche tente de se positionner en pourvoyeuse de témoignages et de sens intersubjectifs construits sur la base de données empiriques, ensuite articulées avec les perceptions de celui qui analyse. Elle constitue une recherche féministe dans le sens où elle englobe et analyse l’implication du genre féminin à d’autres facteurs sociaux qui permettent d’expliquer la situation des sujets avec qui ces femmes interagissent. Il en va également de même pour les groupes sociaux qui vivent dans la périphérie comme la majorité d’entre elles, c’est-à-dire dans la marginalité et la subalternité; la présence masculine, quant à elle, est pleinement documentée. L’un des buts de cette recherche féministe est d’expliquer la relation entre exclusion et inégalité. L’exclusion semble s’étendre dans l’esprit de l’époque. Les processus de globalisation se caractérisent en effet par le fait d’approfondir et de multiplier les formes variées d’exclusion des majorités en faveur de l’hégémonie – politique, économique et culturelle – étendant son voile qui rend invisible toute diversité. Dans n’importe laquelle de ces modalités, le fait d’être différent amène à être recalé dans les marges, c’est-à-dire à vivre des formes spécifiques d’exclusion. À partir de ces idées, la thèse vise à caractériser les politiques éducatives comprises comme des processus politiques et idéologiques non neutres, en tant que phénomènes qui peuvent être considérés comme des mécanismes de classification et de construction des sujets: des professeurs, des indigènes, des étudiants… Et aussi, comme des codes de normes et valeurs qui articulent les principes organisant la société à travers des modèles qui conforment l’histoire et la culture de la société dans laquelle ils sont générés. La possibilité de combiner tous les niveaux d’appréciation du micro, du méso et du macro, de trouver et de documenter des processus nationaux et globaux de politiques publiques de la DGEI dans des espaces d’influence locaux et leurs effets dans la construction d’identités, constitue une des contributions principales de cette recherche. Considérer les politiques comme objet d’analyse permet d’examiner au moins trois dimensions : 1) Les perspectives idéologiques prédominantes dans les discours, 2) les pratiques des sujets destinataires de ces politiques, c’est-à-dire, – ceux qui assimilent les discours –, et 3) les systèmes alternatifs de résistance ou de complémentarité qui émergent localement (comme l’acceptation, la modification ou le rejet des discours). Partir de la conception selon laquelle la participation aux politiques (même au niveau des récepteurs de celles-ci) les rend publiques et permet, par ce seul fait, d’en dépasser le caractère gouvernemental. Une politique est réalisée uniquement quand le destinataire de celle-ci agit comme un élément réactif. En conséquence, il est fondamental que la recherche collecte les témoignages des sujets participants, c’est-à-dire des autorités éducatives et communautaires, des enseignants, des étudiants, des pères et des mères de famille, tout comme des acteurs sociaux. De cette manière, la politique peut être cohérente avec sa nature publique et répondre aux nécessités perçues localement, dépassant ainsi les buts abstraits des institutions. Les acteurs de l’éducation au niveau local et de l’État deviennent alors également des auteurs latents des politiques publiques.

L’ischémie des membres inférieurs chez les diabétiques : le rôle du récepteur AT2

Résumé : Les patients diabétiques ont plus de risques d’être amputés d’une jambe en raison d’une plus faible néovascularisation suite à une ischémie. Nous avons montré une association entre une plus faible réponse angiogénique du VEGF chez les souris diabétiques (DM) et une augmentation de l’expression de SHP-1, pouvant être activée par les récepteurs (AT[indice inférieur 1]/AT[indice inférieur 2]). La délétion du récepteur AT[indice inférieur 2] chez des souris favorise l’angiogenèse dans le muscle ischémique, mais son rôle en condition diabétique demeure inconnu. Notre objectif est de vérifier si la délétion du récepteur AT[indice inférieur 2] chez des souris DM favorise l’angiogenèse suivant l’induction d’une ischémie. Des souris DM de type 1 déficientes (KO) ou non pour le récepteur AT[indice inférieur 2] ont été utilisées. L’ischémie a été induite par la ligature de l'artère fémorale. La perfusion sanguine a été mesurée pendant 2 ou 4 semaines avant la récolte des tissus. Les effets de l’ischémie sur l’expression des récepteurs AT[indice inférieur 1] et AT[indice inférieur 2], des phosphatases SHP-1, SHP-2 et PTP1B, ainsi que l’état de la voie de signalisation du VEGF ont été mesurés. Un essai phosphatase a aussi été effectué suite à l’immunoprécipitation de SHP-1 chez des BAECs stimulés au CGP42112A. Quatre semaines après la chirurgie, le flot sanguin dans le muscle ischémique des souris DM AT[indice inférieur 2]KO s’est rétabli plus rapidement (80%) comparativement à une récupération de 47% chez les souris DM contrôles. L’expression des facteurs pro-angiogéniques (HIF-1α et VEGF) était similaire dans tous les groupes après 2 semaines d’ischémie, mais diminuée chez les DM et retournait à un niveau basal chez les DM-AT[indice inférieur 2]KO après 4 semaines, suggérant un reperfusion plus rapide chez ces souris. La phosphorylation de Akt était aussi plus faible chez les souris DM contrôles mais était rétablie chez les souris AT[indice inférieur 2]KO après 4 semaines d’ischémie. L'expression de SHP-1 était doublée dans le muscle ischémique des souris DM, en comparaison aux souris non DM, un effet absent chez les souris DM AT[indice inférieur 2]KO. L’expression de SHP-2 et PTP1B ne variait pas chez les souris DM sauvages et AT[indice inférieur 2]KO. De plus, l’expression des récepteurs AT[indice inférieur 1] et AT[indice inférieur 2] est augmentée chez les souris DM sauvages en comparaison aux souris NDM. La stimulation du récepteur AT[indice inférieur 2] chez les BAECs a permis d’augmenter l’activité phosphatase de SHP-1. Nos résultats suggèrent que l’expression élevée d’AT[indice inférieur 2] chez les souris DM mène à la surexpression et/ou l’activation de SHP-1, inhibant le signal angiogénique issu du VEGF et empêchant la reperfusion sanguine suite à l’ischémie.

Étude des mécanismes de rétention du récepteur opioïde delta

Les médicaments de type opioïde représentent la classe de médicaments la plus utilisée pour les douleurs modérées à sévères. C’est pour cette raison que les opioïdes et leurs récepteurs sont très étudiés et qu’il y a beaucoup de publications sur ces récepteurs. En revanche, peu d’études ont cherché à identifier les partenaires d’interactions de ces récepteurs puis à comprendre les mécanismes d’adressage à la membrane. Même si le récepteur opioïde delta (DOPr) n’est pas encore ciblé en clinique, beaucoup d’équipes s’intéressent à son rôle et à l’effet d’agonistes DOPr dans le but de trouver une nouvelle avenue thérapeutique contre la douleur. Cependant, en condition normale, les agonistes DOPr ont un faible potentiel analgésique, expliqué par le faible niveau de DOPr à la surface cellulaire des neurones. C’est pourquoi il est important de comprendre son adressage à la membrane afin de combiner les traitements aux agonistes DOPr à une thérapie qui augmenterait l’expression de surface du récepteur. De plus, on sait qu’il existe un mécanisme de régulation de l’adressage de DOPr à la surface mais il reste peu compris. Nous avons donc analysé par spectrométrie de masse le complexe protéique résultant de l’immunoprécipitation de FlagDOPr, surexprimé dans des cellules HEK293, afin d’identifier de nouveaux partenaires d’interaction. Dans cette analyse, plusieurs protéines appartenant au complexe vésiculaire COPI ont été identifiées. Nous avons montré dans l’article que DOPr interagit avec COPI via les domaines intracellulaires 2 et 3 et que ces sites d’interaction sont responsables de la rétention de DOPr. De plus, mes travaux se sont penchés sur la régulation de DOPr à la surface cellulaire, telle que l’interaction DOPr avec les protéines cdk5 et pin1, deux protéines pouvant faire partie d’un mécanisme impliqué dans la régulation du transport de DOPr à la surface cellulaire. Comprendre l’export de DOPr est important pour le développement de nouvelles thérapies contre la douleur et plusieurs théories ont été abordées dans le cadre de mes travaux de maîtrise.

Développement d’outils moléculaires pour la tomographie d’émission par positrons

Résumé : L’imagerie TEP est une modalité puissante qui permet de suivre d’infimes concentrations de traceurs marqués pour la détection de cancers et d’autres pathologies. Il y a actuellement un intérêt croissant pour le développement de peptides comme outils diagnostiques et de traitement en oncologie. Cet intérêt se justifie entre autres par le fait que les peptides sont tolérants à la présence de chélateurs bifonctionnels ou de groupements prosthétiques pour le marquage avec divers radiométaux (64Cu, T1/2 = 12,7 h, 68Ga, T1/2 = 68 min, etc.) ou le 18F (T1/2 = 109,8 min) sans perte de leur activité biologique. L’objectif des travaux rapportés dans ce document était de développer des outils moléculaires innovateurs et efficaces qui facilitent le marquage de peptides pour l’imagerie TEP. Il s’agit spécifiquement d’un chélateur bifonctionnel et d’une méthode de conjugaison rapide et sélective de groupe prosthétique. Sur un volet, un chélateur bifonctionnel analogue de la lysine avec des ligands méthylhydroxamates a été synthétisé en solution par double bisalkylation. Les résultats préliminaires indiquent une faible chélation avec le Cu(II), mais sont à poursuivre avec les 68Ga et 89Zr. Pour le second volet de radiomarquage au 18F, les procédures synthétiques ont été optimisées en deux étapes, soient le marquage du groupe prothétique et sa conjugaison au peptide. Tout d’abord, des conditions de marquage par une réaction de SNAr en présence de 18F- ont été développées pour donner le groupe prosthétique 18F-thioester nécessaire à la conjugaison. Par la suite, sa conjugaison au peptide par la réaction de ligation chémosélective, ce qui implique trois étapes 1) une transthioestérification favorisée entre les groupements thioester et thiol des segments de peptides; 2) un réarrangement irréversible de l’intermédiaire thioester en N-(oxyalkyl)amide, suivi; 3) du clivage de l’auxiliaire. Par les présents travaux, il a été prouvé que la nouvelle méthodologie en un seul pot réactionnel accélère la réaction et permet le marquage au 18F de peptides non protégés, limitant ainsi les réactions secondaires et le nombre d’étapes après le marquage des peptides. La conjugaison du groupe prothétique à un composé et un peptide modèle se produit en 26-55 min comparativement aux 48 h des conditions originales rapportées. La méthode proposée permet également le marquage de peptides non protégés. Dans le futur, le chélateur bifonctionnel et le groupe prothétique seront conjugués à différents dérivés peptidiques ciblant des récepteurs impliqués dans le cancer et des tests de compétition, de saturation, de biodistribution et d’imagerie µTEP seront effectués.

Medición de la cultura de seguridad del paciente en un hospital público de primer nivel en el municipio de Villeta

Esta investigación midió la percepción del personal asistencial sobre la cultura de seguridad de los pacientes en un hospital de primer nivel de complejidad por medio de un estudio descriptivo de corte transversal. Se utilizó como herramienta de medición la encuesta ‘Hospital Survey on Patient Safety Cultura’ (HSOPSC) de la Agency of Healthcare Research and Quality (AHRQ) versión en español, la cual evalúa doce dimensiones. Los resultados mostraron fortalezas como el aprendizaje organizacional, las mejoras continuas y el apoyo de los administradores para la seguridad del paciente. Las dimensiones clasificadas como oportunidades de mejora fueron la cultura no punitiva, el personal, las transferencias y transiciones y el grado en que la comunicación es abierta. Se concluyó que aunque el personal percibía como positivo el proceso de mejoramiento y apoyo de la administración también sentía que era juzgado si reportaba algún evento adverso.