Oxytocin enhances the inhibitory effects of diazepam in the rat central medial amygdala.

Oxytocin is a neuropeptide that can reduce neophobia and improve social affiliation. In vitro, oxytocin induces a massive release of GABA from neurons in the lateral division of the central amygdala which results in inhibition of a subpopulation of peripherally projecting neurons in the medial division of the central amygdala (CeM). Common anxiolytics, such as diazepam, act as allosteric modulators of GABA(A) receptors. Because oxytocin and diazepam act on GABAergic transmission, it is possible that oxytocin can potentiate the inhibitory effects of diazepam if both exert their pre, - respectively postsynaptic effects on the same inhibitory circuit in the central amygdala. We found that in CeM neurons in which diazepam increased the inhibitory postsynaptic current (IPSC) decay time, TGOT (a specific oxytocin receptor agonist) increased IPSC frequency. Combined application of diazepam and TGOT resulted in generation of IPSCs with increased frequency, decay times as well as amplitudes. While individual saturating concentrations of TGOT and diazepam each decreased spontaneous spiking frequency of CeM neurons to similar extent, co-application of the two was still able to cause a significantly larger decrease. These findings show that oxytocin and diazepam act on different components of the same GABAergic circuit in the central amygdala and that oxytocin can facilitate diazepam effects when used in combination. This raises the possibility that neuropeptides could be clinically used in combination with currently used anxiolytic treatments to improve their therapeutic efficacy.

INTERCELLULAR AND SYSTEM-LEVEL ASPECTS OF THE METABOLIC INTERACTIONS BETWEEN NEURONS AND GLIA

Quand on parle de l'acide lactique (aussi connu sous le nom de lactate) une des premières choses qui vient à l'esprit, c'est son implication en cas d'intense activité musculaire. Sa production pendant une activité physique prolongée est associée avec la sensation de fatigue. Il n'est donc pas étonnant que cette molécule ait été longtemps considérée comme un résidu du métabolisme, possiblement toxique et donc à éliminer. En fait, il a été découvert que le lactate joue un rôle prépondérant dans le métabolisme grâce à son fort potentiel énergétique. Le cerveau, en particulier les neurones qui le composent, est un organe très gourmand en énergie. Récemment, il a été démontré que les astrocytes, cellules du cerveau faisant partie de la famille des cellules gliales, utilisent le glucose pour produire du lactate comme source d'énergie et le distribue aux neurones de manière adaptée à leur activité. Cette découverte a renouvelé l'intérêt scientifique pour le lactate. Aujourd'hui, plusieurs études ont démontré l'implication du lactate dans d'autres fonctions de la physiologie cérébrale. Dans le cadre de notre étude, nous nous sommes intéressés au rapport entre neurones et astrocytes avec une attention particulière pour le rôle du lactate. Nous avons découvert que le lactate possède la capacité de modifier la communication entre les neurones. Nous avons aussi décrypté le mécanisme grâce auquel le lactate agit, qui est basé sur un récepteur présent à la surface des neurones. Cette étude montre une fonction jusque-là insoupçonnée du lactate qui a un fort impact sur la compréhension de la relation entre neurones et astrocytes. - Relatively to its volume, the brain uses a large amount of glucose as energy source. Furthermore, a tight link exists between the level of synaptic activity and the consumption of energy equivalents. Astrocytes have been shown to play a central role in the regulation of this so-called neurometabolic coupling. They are thought to deliver the metabolic substrate lactate to neurons in register to glutamatergic activity. The astrocytic uptake of glutamate, released in the synaptic cleft, is the trigger signal that activates an intracellular cascade of events that leads to the production and release of lactate from astrocytes. The main goal of this thesis work was to obtain detailed information on the metabolic and functional interplay between neurons and astrocytes, in particular on the influence of lactate besides its metabolic effects. To gain access to both spatial and temporal aspects of these dynamic interactions, we used optical microscopy associated with specific fluorescent indicators, as well as electrophysiology. In the first part of this thesis, we show that lactate decreases spontaneous neuronal, activity in a concentration-dependent manner and independently of its metabolism. We further identified a receptor-mediated pathway underlying this modulatory action of lactate. This finding constituted a novel mechanism for the modulation of neuronal transmission by lactate. In the second part, we have undergone a characterization of a new pharmacological tool, a high affinity glutamate transporter inhibitor. The finality of this study was to investigate the detailed pharmacological properties of the compound to optimize its use as a suppressor of glutamate signal from neuron to astrocytes. In conclusion, both studies have implications not only for the understanding of the metabolic cooperation between neurons and astrocytes, but also in the context of the glial modulation of neuronal activity. - Par rapport à son volume, le cerveau utilise une quantité massive de glucose comme source d'énergie. De plus, la consommation d'équivalents énergétiques est étroitement liée au niveau d'activité synaptique. Il a été montré que dans ce couplage neurométabolique, un rôle central est joué par les astrocytes. Ces cellules fournissent le lactate, un substrat métabolique, aux neurones de manière adaptée à leur activité glutamatergique. Plus précisément, le glutamate libéré dans la fente synaptique par les neurones, est récupéré par les astrocytes et déclenche ainsi une cascade d'événements intracellulaires qui conduit à la production et libération de lactate. Les travaux de cette thèse ont visé à étudier la relation métabolique et fonctionnelle entre neurones et astrocytes, avec une attention particulière pour des rôles que pourrait avoir le lactate au-delà de sa fonction métabolique. Pour étudier les aspects spatio-temporels de ces interactions dynamiques, nous avons utilisé à la fois la microscopie optique associée à des indicateurs fluorescents spécifiques, ainsi que l'électrophysiologie. Dans la première partie de cette thèse, nous montrons que le lactate diminue l'activité neuronale spontanée de façon concentration-dépendante et indépendamment de son métabolisme. Nous avons identifié l'implication d'un récepteur neuronal au lactate qui sous-tend ce mécanisme de régulation. La découverte de cette signalisation via le lactate constitue un mode d'interaction supplémentaire et nouveau entre neurones et astrocytes. Dans la deuxième partie, nous avons caractérisé un outil pharmacologique, un inhibiteur des transporteurs du glutamate à haute affinité. Le but de cette étude était d'obtenir un agent pharmacologique capable d'interrompre spécifiquement le signal médié par le glutamate entre neurones et astrocytes pouvant permettre de mieux comprendre leur relation. En conclusion, ces études ont une implication non seulement pour la compréhension de la coopération entre neurones et astrocytes mais aussi dans le contexte de la modulation de l'activité neuronale par les cellules gliales.

Neuroprotection in cerebral ischemia : an effect of c-Jun N-terminal kinase inhibition on the inflammatory response

RESUMESuite à un accident vasculaire cérébral (AVC) ischémique, les cellules gliales ducerveau deviennent activées, de nombreuses cellules inflammatoires pénètrent dans letissu lésé et sécrètent une grande variété de cytokines et chémokines. Aujourd'hui, ilexiste des interrogations sur les effets bénéfiques ou délétères de cette inflammation surla taille de la lésion et le pronostic neurologique.Ce projet vise à évaluer l'effet d'un peptide neuroprotecteur, D-JNKI1, inhibiteur de lavoie pro-apoptotique de signalisation intracellulaire c-Jun N-terminal kinase (JNK), surl'inflammation post-ischémique.Nous montrons d'abord que la microglie est largement activée dans toute la région lésée48 h après l'induction d'une ischémie chez la souris. Cependant, malgré l'inhibition dela mort neuronale par D-JNKI1 évaluée à 48 h, nous n'observons de modification ni del'activation de la microglie, ni de son nombre. Ensuite, nous montrons que le cerveaupeut être protégé même s'il y a une augmentation massive de la sécrétion de médiateursinflammatoires dans la circulation systémique très tôt après induction d'un AVCischémique. De plus, nous notons que la sécrétion de molécules inflammatoires dans lecerveau n'est pas différente entre les animaux traités par D-JNKI1 ou une solutionsaline, bien que nous ayons obtenu une neuroprotection significative chez les animauxtraités.En conclusion, nous montrons que l'inhibition de la voie de JNK par D-JNKI1n'influence pas directement l'inflammation post-ischémique. Ceci suggère quel'inhibition de l'inflammation n'est pas forcément nécessaire pour obtenir en hautdegré de neuroprotection du parenchyme lésé après ischémie cérébrale, et que lesmécanismes inflammatoires déclenchés lors d'une ischémie cérébrale ne sont pasforcément délétères pour la récupération du tissu endommagé.SUMMARYAfter cerebral ischemia, glial cells become activated and numerous inflammatory cellsinfiltrate the site of the lesion, secreting a large variety of cytokines and chemokines. Itis controversial whether this brain inflammation is detrimental or beneficial and how itinfluences lesion size and neurological outcome.This project was aimed at critically evaluating whether the neuroprotective peptide DJNKI,an inhibitor of the pro-apopotic c-Jun N-terminal kinase (JNK) pathway,modulates post-ischemic inflammation in animal models of stroke. Specifically, it wasasked whether JNK inhibition prevents microglial activation and the release ofinflammatory mediators.In the first part of this study, we showed that microglia was activated throughout thelesion 48 h after experimental stroke. However, the activation and accumulation ofmicroglia was not reduced by D-JNKI1, despite a significant reduction of the lesionsize. In the second part of this project, we demonstrated that neuroprotection measuredat 48 h occurs even though inflammatory mediators are released in the plasma veryearly after the onset of cerebral ischemia. Furthermore, we found that secretion ofinflammatory mediators in the brain was not different in groups treated with D-JNKI1or not, despite a significant reduction of the lesion size in the treated group.Altogether, we show that inhibition of the JNK pathway using D-JNKI1 does notinfluence directly post-stroke inflammation. Inhibition of inflammation is therefore notnecessarily required for neuroprotection after cerebral ischemia. Thus, post-strokeinflammation might not be detrimental for the tissue recovery.

Unexpected left ventricular free-wall rupture following an aortic catheter-valve implantation.

Our experience with the Sapien trans-apical aortic valve (Edwards Lifesciences Inc., Irvine, CA, USA) has been straightforward without per-procedural mortality except in 1/16 consecutive cases who developed non-apical haemorrhage early after valve implantation. We describe the case of an 84-year-old female carrying a very high operative risk (logistic EuroScore of 44%), who underwent a trans-apical stent-valve implantation for severe and symptomatic aortic valve stenosis (23 mm). Due to massive blood loss, an emergency sternotomy and cannulation for cardiopulmonary bypass resuscitation were necessary to treat (without success) an unusual and unexpected subaortic left ventricular free-wall rupture that occurred few minutes after the stent-valve positioning and implantation. To the best of our knowledge, this is the first described case of a left ventricular free-wall rupture occurring after an otherwise non-complicated standard catheter-based aortic valve replacement.

Normal glucagon signaling and β-cell function after near-total α-cell ablation in adult mice.

OBJECTIVEEvaluate whether healthy or diabetic adult mice can tolerate an extreme loss of pancreatic α-cells and how this sudden massive depletion affects β-cell function and blood glucose homeostasis.RESEARCH DESIGN AND METHODSWe generated a new transgenic model allowing near-total α-cell removal specifically in adult mice. Massive α-cell ablation was triggered in normally grown and healthy adult animals upon diphtheria toxin (DT) administration. The metabolic status of these mice was assessed in 1) physiologic conditions, 2) a situation requiring glucagon action, and 3) after β-cell loss.RESULTSAdult transgenic mice enduring extreme (98%) α-cell removal remained healthy and did not display major defects in insulin counter-regulatory response. We observed that 2% of the normal α-cell mass produced enough glucagon to ensure near-normal glucagonemia. β-Cell function and blood glucose homeostasis remained unaltered after α-cell loss, indicating that direct local intraislet signaling between α- and β-cells is dispensable. Escaping α-cells increased their glucagon content during subsequent months, but there was no significant α-cell regeneration. Near-total α-cell ablation did not prevent hyperglycemia in mice having also undergone massive β-cell loss, indicating that a minimal amount of α-cells can still guarantee normal glucagon signaling in diabetic conditions.CONCLUSIONSAn extremely low amount of α-cells is sufficient to prevent a major counter-regulatory deregulation, both under physiologic and diabetic conditions. We previously reported that α-cells reprogram to insulin production after extreme β-cell loss and now conjecture that the low α-cell requirement could be exploited in future diabetic therapies aimed at regenerating β-cells by reprogramming adult α-cells.

Big data and other challenges in the quest for orthologs.

Given the rapid increase of species with a sequenced genome, the need to identify orthologous genes between them has emerged as a central bioinformatics task. Many different methods exist for orthology detection, which makes it difficult to decide which one to choose for a particular application. Here, we review the latest developments and issues in the orthology field, and summarize the most recent results reported at the third 'Quest for Orthologs' meeting. We focus on community efforts such as the adoption of reference proteomes, standard file formats and benchmarking. Progress in these areas is good, and they are already beneficial to both orthology consumers and providers. However, a major current issue is that the massive increase in complete proteomes poses computational challenges to many of the ortholog database providers, as most orthology inference algorithms scale at least quadratically with the number of proteomes. The Quest for Orthologs consortium is an open community with a number of working groups that join efforts to enhance various aspects of orthology analysis, such as defining standard formats and datasets, documenting community resources and benchmarking. AVAILABILITY AND IMPLEMENTATION: All such materials are available at http://questfororthologs.org. CONTACT: erik.sonnhammer@scilifelab.se or c.dessimoz@ucl.ac.uk.