Modulation de la néovascularisation post-ischémique en présence de facteurs de risque cardiovasculaire

L’athérosclérose est la principale cause d’infarctus du myocarde, de mort subite d’origine cardiaque, d’accidents vasculaires cérébraux et d’ischémie des membres inférieurs. Celle-ci cause près de la moitié des décès dans les pays industrialisés. Lorsque les obstructions artérielles athérosclérotiques sont tellement importantes que les techniques de revascularisation directe ne peuvent être effectuées avec succès, la sévérité de l’ischémie tissulaire résiduelle dépendra de l’habilité de l’organisme à développer spontanément de nouveaux vaisseaux sanguins (néovascularisation). La néovascularisation postnatale est le résultat de deux phénomènes : la formation de nouveaux vaisseaux à partir de la vasculature existante (angiogenèse) et la formation de vaisseaux à partir de cellules souches progénitrices (vasculogenèse). Notre laboratoire a démontré que plusieurs facteurs de risque associés aux maladies cardiovasculaires (tabagisme, vieillissement, hypercholestérolémie) diminuaient également la réponse angiogénique suite à une ischémie. Cependant, les mécanismes précis impliqués dans cette physiopathologie sont encore inconnus. Un point commun à tous ces facteurs de risque cardiovasculaire est l’augmentation du stress oxydant. Ainsi, le présent ouvrage visait à élucider l’influence de différents facteurs de risque cardiovasculaire et du stress oxydant sur la néovascularisation. Nos résultats démontrent que l’exposition à la fumée de cigarette et le vieillissement sont associés à une diminution de la néovascularisation en réponse à l’ischémie, et que ceci est au moins en partie causé par une augmentation du stress oxydant. De plus, nous démontrons que les acides gras dérivés de la diète peuvent affecter la réponse à l’ischémie tissulaire. La première étude du projet de recherche visait à évaluer l’impact de l’exposition à la fumée de cigarette sur la néovascularisation post-ischémique, et l’effet d’une thérapie antioxydante. L’exposition à la fumée de cigarette a été associée à une réduction significative de la récupération du flot sanguin et de la densité des vaisseaux dans les muscles ischémiques. Cependant, une récupération complète de la néovascularisation a été démontrée chez les souris exposées à la fumée de cigarette et traitées au probucol ou aux vitamines antioxydantes. Nous avons démontré qu’une thérapie antioxydante administrée aux souris exposées à la fumée de cigarette était associée à une réduction significative des niveaux de stress oxydant dans le plasma et dans les muscles ischémiques. De plus, les cellules endothéliales progénitrices (EPCs) exposées à de l’extrait de fumée de cigarette in vitro présentent une diminution significative de leur activité angiogénique (migration, adhésion et incorporation dans les tissus ischémiques) qui a été complètement récupérée par le probucol et les vitamines antioxydantes. La deuxième étude avait pour but d’investiguer le rôle potentiel de la NADPH oxydase (Nox2) pour la modulation de la néovascularisation post-ischémique dans le contexte du vieillissement. Nous avons trouvé que l’expression de la Nox2 est augmentée par le vieillissement dans les muscles ischémiques des souris contrôles. Ceci est associé à une réduction significative de la récupération du flot sanguin après l’ischémie chez les vieilles souris contrôles comparées aux jeunes. Nous avons aussi démontré que la densité des capillaires et des artérioles est significativement réduite dans les muscles ischémiques des animaux vieillissants alors que les niveaux de stress oxydant sont augmentés. La déficience en Nox2 réduit les niveaux de stress oxydant dans les tissus ischémiques et améliore la récupération du flot sanguin et la densité vasculaire chez les animaux vieillissants. Nous avons aussi démontré que l’activité fonctionnelle des EPCs (migration et adhésion à des cellules endothéliales matures) est significativement diminuée chez les souris vieillissantes comparée aux jeunes. Cependant, la déficience en Nox2 est associée à une récupération de l’activité fonctionnelle des EPCs chez les animaux vieillissants. Nous avons également démontré une augmentation pathologique du stress oxydant dans les EPCs isolées d’animaux vieillissants. Cette augmentation de stress oxydant dans les EPCs n’est pas présente chez les animaux déficients en Nox2. La troisième étude du projet de recherche a investigué l’effet des acides gras dérivés de la diète sur la néovascularisation postnatale. Pour ce faire, les souris ont reçu une diète comprenant 20% d’huile de maïs (riche en oméga-6) ou 20% d’huile de poisson (riche en oméga-3). Nos résultats démontrent qu’une diète riche en oméga-3 améliore la néovascularisation post-ischémique au niveau macro-vasculaire, micro-vasculaire et clinique comparée à une diète riche en oméga-6. Cette augmentation de la néovascularisation postnatale est associée à une réduction du ratio cholestérol total/cholestérol HDL dans le sérum et à une amélioration de la voie VEGF/NO dans les tissus ischémiques. De plus, une diète riche en acides gras oméga-3 est associée à une augmentation du nombre d’EPCs au niveau central (moelle osseuse) et périphérique (rate). Nous démontrons aussi que l’activité fonctionnelle des EPCs (migration et incorporation dans des tubules de cellules endothéliales matures) est améliorée et que le niveau de stress oxydant dans les EPCs est réduit par la diète riche en oméga-3. En conclusion, nos études ont permis de déterminer l’impact de différents facteurs de risque cardiovasculaire (tabagisme et vieillissement) et des acides gras dérivés de la diète (oméga-3) sur la néovascularisation post-ischémique. Nous avons aussi identifié plusieurs mécanismes qui sont impliqués dans cette physiopathologie. Globalement, nos études devraient contribuer à mieux comprendre l’effet du tabagisme, du vieillissement, des oméga-3, et du stress oxydant sur l’évolution des maladies vasculaires ischémiques.

Exploration du rôle du fragment LG3 sur les cellules souches mésenchymateuses dans le contexte du rejet vasculaire

La vasculopathie du greffon est une pathologie caractérisée par un rétrécissement progressif et oblitérant des vaisseaux sanguins menant à une ischémie et une perte de fonction du greffon. Le rétrécissement vasculaire est dû à une accumulation de matrice extracellulaire (MEC) et de cellules mononuclées positives pour l’actine musculaire lisse alpha (alphaSMA) dont les cellules souches mésenchymateuses, le tout formant une néointima oblitérante. Cette pathologie est la cause principale de la perte des greffons rénaux et cardiaques à long terme. Le rejet vasculaire aigu est un prédicteur de la vasculopathie du greffon. L’équipe du Dr Hébert a démontré que l’apoptose endothéliale, qui joue un rôle important dans le développement du rejet vasculaire, initie la libération de LG3, un fragment du protéoglycan perlécan. Les taux sanguins et urinaires de LG3 sont augmentés chez les receveurs d’allogreffe rénale avec rejet vasculaire et vasculopathie du greffon. Les résultats obtenus en laboratoire durant ma maîtrise ont permis de mieux caractériser l’impact du LG3 sur un type cellulaire important participant à la formation de néointima : les cellules souches mésenchymateuses. Mes travaux ont démontré que le LG3 induit à la fois la migration horizontale des MSC et la transmigration des MSC. Cette migration est dépendante de la voie de signalisation d’ERK1/2, précédemment identifiée comme voie centrale dans la formation de néointima. De plus, nos résultats démontrent que la kinase Src est activée en amont de l’activation de la voie MAPK. La migration horizontale et la transmigration induites par le LG3 sont aussi dépendantes des intégrines alpha2beta1, ainsi que l’activation de la voie MAPK. Dans un modèle de transplantation murin, nous avons également démontré que l’injection sérique de LG3 recombinant favorise l’accumulation de cellules positives pour alphaSMA dans la néointima. En outre, lorsque le receveur est déficient pour l’intégrine alpha2, mais que le greffon est sauvage, la formation de néointima induite par l’injection de LG3 est diminuée dans le greffon suggérant que les cellules du receveur jouent un rôle important dans la formation de la néointima. Enfin, nous avons démontré que l’injection de LG3 augmente aussi le nombre de cellules positives pour la forme phosphorylée d’ERK1/2 (p-ERK1/2) dans la néointima du greffon et que cette accumulation est dépendante de la présence des intégrines 2 1 chez les cellules du receveur.Lorsque le receveur est sauvage, il y a une augmentation du nombre de cellules positives pour p-ERK1/2. L’investigation de ces mécanismes dans le remodelage vasculaire expose de nouvelles opportunités pour inhiber la réponse cellulaire qui mène au remodelage inadapté lors d’un dommage vasculaire chronique et ainsi prolonger la survie du greffon.

The Independence of CXCR4’s Pathways, Gαi and β-Arrestin2, and Their Modulation by AMD3100 and TC14012

CXCR4, a chemokine receptor involved in metastasis and homing of hematopoietic stem cells, signals through two major pathways: Gαi and β-arrestin2. β-arrestin2 terminates G-protein signaling and targets the receptor to endocytosis. This project proposed to study the effect of a previously described set of CXCR4 mutants on both these signaling pathways, as well as their localization. These mutants were assayed by different Bioluminescence Resonance Energy Transfer (BRET) systems. Using these systems, we confirmed that N119S is a constitutively active mutant (CAM), spontaneously activating Gαi. As well, we found that R134A is a constitutively inactive mutant (CIM), devoided of G-protein signaling, but spontaneously recruiting β-arrestin2. In addition, we studied the dependency of β-arrestin2 recruitment on the Gαi activity. By targeting R134A and N119S with pertussis toxin, an inhibitor of the Gαi activation, we showed efficient blocking of the Gαi pathway, while maintaining the constitutive recruitment of β-arrestin2. This demonstrated that for CXCR4, β-arrestin2 recruitment is independent of the Gαi pathway. Finally, two synthetic ligands of CXCR4, AMD3100 and TC14012 were tested for their ability to recruit β-arrestin2. AMD3100 is a clinically approved drug used for stem cell transplantation, with considerable side effects. We found it to be an antagonist on both Gαi and β-arrestin2 recruitment. On the other hand, TC14012 was found to be an inverse agonist on Gαi and an antagonist on β-arrestin2 recruitment. Based on this finding, it would be preferable to use of TC14012 as it will further reduce any basal Gαi activity, without affecting β-arrestin2 recruitment. These results support the development of TC14012 for stem cell mobilization trials.

Sélection in vivo par phage display dans un modèle de sténose valvulaire aortique chez la souris pour la découverte de nouveaux peptides ciblant la valve aortique

La sténose valvulaire aortique (SVA) est la maladie des valves cardiaques la plus répandue dans les pays développés qui touche les personnes âgées. La SVA est un processus actif caractérisé par des dépôts de lipides, de l’inflammation, de la fibrose et une calcification active des feuillets qui progresse vers un épaississement et durcissement de la valve aortique et une diminution de l’aire de la valve aortique. Nous avons émis l’hypothèse que la pathogénèse de la SVA modifie progressivement l’endothélium de la valve aortique, ce qui engendre l’expression de biomarqueurs spécifiques aux tissus et à la maladie. On rapporte dans cet étude, l’utilisation de la technique de sélection in vivo par phage display d’une librairie de peptides aléatoires afin de trouver de nouveaux peptides candidats qui se lieraient à des biomarqueurs spécifiques à la valve aortique malade d’une souris. Des souris ATX (LDLr-/-;Tg(hApoB+/+)) âgées atteintes de la SVA ont été utilisées pour la sélection in vivo d’une librairie de peptides aléatoires de 7 acides aminés contraints ou linéaires. Après 4 tours de criblage, on a caractérisé 14 phages différents qui ont été séparés en 5 motifs consensus pour la librairie linéaire et 11 phages différents qui représentent 5 différents motifs consensus pour la libraire de peptides contraints. La spécificité de 4 phages candidats de la librairie linéaire et de 5 phages de la librairie contrainte a été étudiée par l’immunomarquage des peptides d’intérêt exprimés par les phages sur les coupes de tissus de la valve aortique malade par rapport aux tissus contrôles du foie, du rein, de la rate, du ventricule et du poumon. Parmi eux, 6 phages représentent des peptides candidats intéressants qui ont besoin d’être testés davantage pour évaluer leur spécificité in vivo à la valve. Bien qu’il reste encore de la validation à effectuer, les peptides candidats spécifiques trouvés peuvent représenter des agents moléculaires d’imagerie utiles ou des transporteurs dans la livraison de drogue qui ciblent la valve aortique malade.

Studies on taxonomy and ecology of Mysidacea from the EEZ of India

Members of the order Mysidacea are important component in marine and estuarine plankton inhabiting all regions of the oceans. There are many brackish water species and few species occur in fresh water, some have become adapted to the specialized environments of caves and wells. They are omnivores, responsible for remineralisation of a substantial portion of the detritus in the water column. They form an important link in the food chain (between microbial producers and secondary consumers) and therefore play a major role in the cycling of energy within the aquatic ecosystem. In tropical and subtropical waters, swarms of mysids are exploited commercially and marketed as preserved cooked food. Mysids have been used in fish farming as live feed resource. They are also excellent experimental organism, extremely useful in the studies of potential impact of various pollutants in the aquatic environment. Mysids are also used in wood pulp effluent plants.Considering the significant role of mysids in the productivity of tropical and coastal ecosystems,the present study has been undertaken to extend our knowledge on the systematics, species composition, distribution,abundance and ecology of mysid fauna of the Indian EEZ and adjoining areas. The present study therefore will undoubtedly fumish valuable information on Mysidacea of the Indian waters.

Interaction and Intelligent Behavior

We introduce basic behaviors as primitives for control and learning in situated, embodied agents interacting in complex domains. We propose methods for selecting, formally specifying, algorithmically implementing, empirically evaluating, and combining behaviors from a basic set. We also introduce a general methodology for automatically constructing higher--level behaviors by learning to select from this set. Based on a formulation of reinforcement learning using conditions, behaviors, and shaped reinforcement, out approach makes behavior selection learnable in noisy, uncertain environments with stochastic dynamics. All described ideas are validated with groups of up to 20 mobile robots performing safe--wandering, following, aggregation, dispersion, homing, flocking, foraging, and learning to forage.

Liderazgo y poder: una aproximación desde la ecología

El trabajo de grado se desarrollará a partir del análisis del liderazgo y el poder como característica de éste, desde una visión ecológica, lo cual constituye un aspecto de gran importancia en los estudios de administración. Primero, se abordará el significado de liderazgo y la importancia que este representa dentro de las organizaciones, a través de la generación de procesos que llevan a la organización a su evolución y desarrollo. Posteriormente se abordará el tema de poder en relación con la comprensión del efecto que este puede tener sobre las interacciones que se dan entre las personas de la organización. Finalmente, se estudiará también desde la ecología, como el poder ejercido por los líderes puede influir en la forma en que estos agentes, es decir personas, procesos e interacciones, interactúan para movilizar a la organización. De esta forma, se asume el poder como un aspecto importante dentro del estudio del liderazgo, en cuanto éste puede afectar la forma en que las personas son lideradas al interior de la organización.

View-based modelling of human visual navigation errors

View-based and Cartesian representations provide rival accounts of visual navigation in humans, and here we explore possible models for the view-based case. A visual “homing” experiment was undertaken by human participants in immersive virtual reality. The distributions of end-point errors on the ground plane differed significantly in shape and extent depending on visual landmark configuration and relative goal location. A model based on simple visual cues captures important characteristics of these distributions. Augmenting visual features to include 3D elements such as stereo and motion parallax result in a set of models that describe the data accurately, demonstrating the effectiveness of a view-based approach.

Targeting stem cell niches and trafficking for cardiovascular therapy.

Regenerative cardiovascular medicine is the frontline of 21st-century health care. Cell therapy trials using bone marrow progenitor cells documented that the approach is feasible, safe and potentially beneficial in patients with ischemic disease. However, cardiovascular prevention and rehabilitation strategies should aim to conserve the pristine healing capacity of a healthy organism as well as reactivate it under disease conditions. This requires an increased understanding of stem cell microenvironment and trafficking mechanisms. Engagement and disengagement of stem cells of the osteoblastic niche is a dynamic process, finely tuned to allow low amounts of cells move out of the bone marrow and into the circulation on a regular basis. The balance is altered under stress situations, like tissue injury or ischemia, leading to remarkably increased cell egression. Individual populations of circulating progenitor cells could give rise to mature tissue cells (e.g. endothelial cells or cardiomyocytes), while the majority may differentiate to leukocytes, affecting the environment of homing sites in a paracrine way, e.g. promoting endothelial survival, proliferation and function, as well as attenuating or enhancing inflammation. This review focuses on the dynamics of the stem cell niche in healthy and disease conditions and on therapeutic means to direct stem cell/progenitor cell mobilization and recruitment into improved tissue repair.

Dysregulated circulating dendritic cell function in ulcerative colitis is partially restored by probiotic strain Lactobacillus casei Shirota

BACKGROUND: Dendritic cells regulate immune responses to microbial products and play a key role in ulcerative colitis (UC) pathology. We determined the immunomodulatory effects of probiotic strain Lactobacillus casei Shirota (LcS) on human DC from healthy controls and active UC patients. METHODS: Human blood DC from healthy controls (control-DC) and UC patients (UC-DC) were conditioned with heat-killed LcS and used to stimulate allogeneic T cells in a 5-day mixed leucocyte reaction. RESULTS: UC-DC displayed a reduced stimulatory capacity for T cells (P < 0.05) and enhanced expression of skin-homing markers CLA and CCR4 on stimulated T cells (P < 0.05) that were negative for gut-homing marker β7. LcS treatment restored the stimulatory capacity of UC-DC, reflecting that of control-DC. LcS treatment conditioned control-DC to induce CLA on T cells in conjunction with β7, generating a multihoming profile, but had no effects on UC-DC. Finally, LcS treatment enhanced DC ability to induce TGFβ production by T cells in controls but not UC patients. CONCLUSIONS: We demonstrate a systemic, dysregulated DC function in UC that may account for the propensity of UC patients to develop cutaneous manifestations. LcS has multifunctional immunoregulatory activities depending on the inflammatory state; therapeutic effects reported in UC may be due to promotion of homeostasis.

Neonicotinoid pesticide exposure impairs crop pollination services provided by bumblebees

Recent concern over global pollinator declines has led to considerable research on the effects of pesticides on bees1, 2, 3, 4, 5. Although pesticides are typically not encountered at lethal levels in the field, there is growing evidence indicating that exposure to field-realistic levels can have sublethal effects on bees, affecting their foraging behaviour1, 6, 7, homing ability8, 9 and reproductive success2, 5. Bees are essential for the pollination of a wide variety of crops and the majority of wild flowering plants10, 11, 12, but until now research on pesticide effects has been limited to direct effects on bees themselves and not on the pollination services they provide. Here we show the first evidence to our knowledge that pesticide exposure can reduce the pollination services bumblebees deliver to apples, a crop of global economic importance. Bumblebee colonies exposed to a neonicotinoid pesticide provided lower visitation rates to apple trees and collected pollen less often. Most importantly, these pesticide-exposed colonies produced apples containing fewer seeds, demonstrating a reduced delivery of pollination services. Our results also indicate that reduced pollination service delivery is not due to pesticide-induced changes in individual bee behaviour, but most likely due to effects at the colony level. These findings show that pesticide exposure can impair the ability of bees to provide pollination services, with important implications for both the sustained delivery of stable crop yields and the functioning of natural ecosystems.

Genetic variability of two populations of Pseudoplatystoma reticulatum from the Upper Paraguay River Basin

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

FTY720 prevents renal T-Cell infiltration after ischemia/reperfusion injury

Ischemia/reperfusion (I/R) injury, a common early feature in renal transplantation, results from both free radical species generation and local inflammatory responses that attract different types of cells. The interaction with infiltrating leukocytes could promote damage and death of resident renal cells contributing to worsening of renal function. It has been shown that depletion of host T cells protects against kidney damage after I/R injury, although the mechanism is not fully understood. FTY720, a synthetic analog of a natural product extracted from Isaria sincclairii has shown modulatory properties in experimental models of autoimmune disease, transplantation, and I/R injury. FTY720 alters lymphocyte responses to chemokine homing signals, thereby decreasing the number of lymphocytes in inflammatory sites. We evaluated renal function in mice at 3, 5, and 7 days after I/R injury in the presence or absence of FTY720 treatment. FTY720 treatment promoted earlier recovery of renal function associated with a lower number of renal-infiltrating lymphocytes. These findings confirm previous results showing a protective effect of FTY720 in I/R injury models.

Diferenciação hepatocítica de células-tronco mesenquimais da medula óssea humana

Some recent articles have reported that mesenchymal stem cells (MSCs) can be induced to express hepatocyte markers by transplanting them into animal models of liver damage, or by in vitro culture with growth factors and cytokines. In this study, the aim is to evaluate the behavior of MSCs subjected to induction of hepatocyte differentiation. The MSCs were isolated from the bone marrow of 4 normal donors, characterized and subjected to both in vitro and in vivo induction of hepatocyte differentiation. The in vitro induced cells showed morphological changes, acquiring hepatocyte-like features. However, the immunophenotype of these cells was not modified. The induced cells exhibited no increase in albumin, cytokeratin 18 or cytokeratin 19 transcripts, when analyzed by real-time RT-PCR. The expression of albumin, cytokeratin 18 and alpha fetoprotein was also unchanged, according to immunofluorescence tests. In vivo, the MSC demonstrated a potential to migrate to damaged liver tissue in immunodeficient mice. Taken together, the results suggest that bone marrow MSCs are incapable of in vitro differentiation into hepatocytes by the approach used here, but are capable of homing to damaged hepatic tissue in vivo, suggesting a role for them in the repair of the liver. This contribution to tissue repair could be associated with a paracrine effect exerted by these cells.