Chromatoid body mediated RNA regulation in mouse male germline

Male germ cell differentiation, spermatogenesis is an exceptional developmental process that produces a massive amount of genetically unique spermatozoa. The complexity of this process along with the technical limitations in the germline research has left many aspects of spermatogenesis poorly understood. Post-meiotic haploid round spermatids possess the most complex transcriptomes of the whole body. Correspondingly, efficient and accurate control mechanisms are necessary to deal with the huge diversity of transcribed RNAs in these cells. The high transcriptional activity in round spermatids is accompanied by the presence of an uncommonly large cytoplasmic ribonucleoprotein granule, called the chromatoid body (CB) that is conjectured to participate in the RNA post-transcriptional regulation. However, very little is known about the possible mechanisms of the CB function. The development of a procedure to isolate CBs from mouse testes was this study’s objective. Anti-MVH immunoprecipitation of cross-linked CBs from a fractionated testicular cell lysate was optimized to yield considerable quantities of pure and intact CBs from mice testes. This protocol produced reliable and reproducible data from the subsequent analysis of CB’s protein and RNA components. We found that the majority of the CB’s proteome consists of RNA-binding proteins that associate functionally with different pathways. We also demonstrated notable localization patterns of one of the CB transient components, SAM68 and showed that its ablation does not change the general composition or structure of the CB. CB-associated RNA analysis revealed a strong accumulation of PIWI-interacting RNAs (piRNAs), mRNAs and long non-coding RNAs (lncRNAs) in the CB. When the CB transcriptome and proteome analysis results were combined, the most pronounced molecular functions in the CB were related to piRNA pathway, RNA post-transcriptional processing and CB structural scaffolding. In addition, we demonstrated that the CB is a target for the main RNA flux from the nucleus throughout all steps of round spermatid development. Moreover, we provided preliminary evidence that those isolated CBs slice target RNAs in vitro in an ATPdependent manner. Altogether, these results make a strong suggestion that the CB functions involve RNA-related and RNA-mediated mechanisms. All the existing data supports the hypothesis that the CB coordinates the highly complex haploid transcriptome during the preparation of the male gametes for fertilization. Thereby, this study provides a fundamental basis for the future functional analyses of ribonucleoprotein granules and offers also important insights into the mechanisms governing male fertility.

Clastogenic activity of integerrimine determined in mouse micronucleus assays

The pyrrolizidine alkaloid integerrimine, obtained from Senecio brasiliensis, was tested by acute dosing at two concentrations (18.75 and 37.5 mg/kg), and at different times, to establish its ability to induce micronuclei in mouse erythrocytes. This alkaloid was able to increase the frequency of micronucleated polychromatic erythrocytes in both, bone marrow and peripheral blood erythrocytes

Sex-dependent differences in the activities of acetylsalicylic acid-esterases in mouse kidneys

Acetylsalicylic acid (ASA), the most used drug worldwide, is hydrolyzed to salicylic acid and acetate by esterases present in tissues of several species including humans. Sex differences in drug metabolism by rodent liver are documented in the literature. In this paper we report a difference in the activities of the esterases (ASA-esterase I and II) in the kidneys of male and female mice. In this species there is no difference between males and females in liver ASA-esterases (ASA-esterase I: males 38.5 ± 7.9 (N = 5) and females 31.6 ± 7.6 (N = 5) nmol of salicylic acid formed min-1 mg protein-1, P>0.05; ASA-esterase II: males 77.3 ± 17.4 (N = 5) and females 61.4 ± 15.1 (N = 5) nmol of salicylic acid formed min-1 mg protein-1, P>0.05). However, in the kidneys males presented a much higher enzyme activity than females (ASA-esterase I: males 25.2 ± 6.3 (N = 5) and females 6.8 ± 0.6 (N = 5) nmol of salicylic acid formed min-1 mg protein-1, P<0.0002; ASA-esterase II: males 79.8 ± 10.1 (N = 5) and females 13.0 ± 1.1 (N = 5) nmol of salicylic acid formed min-1 mg protein-1, P<0.0001). The difference between sexes observed in mouse kidneys could serve as a model to study the molecular basis of this sex difference and also to determine the possible involvement of pituitary and gonadal hormones in this difference in ASA-esterase activities since these hormones control the sex differences in rodent liver enzyme activity.

Nocardia otitidiscaviarum (GAM-5) induces parkinsonian-like alterations in mouse

Parkinson's disease, a major neurodegenerative disorder in humans whose etiology is unknown, may be associated with some environmental factors. Nocardia otitidiscaviarum (GAM-5) isolated from a patient with an actinomycetoma produced signs similar to Parkinson's disease following iv injection into NMRI mice. NMRI mice were infected intravenously with a non-lethal dose of 5 x 10(6) colony forming units of N. otitidiscaviarum (GAM-5). Fourteen days after bacterial infection, most of the 60 mice injected exhibited parkinsonian features characterized by vertical head tremor, akinesia/bradykinesia, flexed posture and postural instability. There was a peak of nocardial growth in the brain during the first 24 h followed by a decrease, so that by 14 days nocardiae could no longer be cultured. At 24 h after infection, Gram staining showed nocardiae in neurons in the substantia nigra and occasionally in the brain parenchyma in the frontal and parietal cortex. At 21 days post-infection, tyrosine hydroxylase immunolabeling showed a 58% reduction of tyrosine hydroxylase in the substantia nigra, and a 35% reduction of tyrosine hydroxylase in the ventral tegmental region. Dopamine levels were reduced from 110 ± 32.5 to 58 ± 16.5 ng/mg protein (47.2% reduction) in brain from infected mice exhibiting impaired movements, whereas serotonin levels were unchanged (191 ± 44 protein in control and 175 ± 39 ng/mg protein in injected mice). At later times, intraneuronal inclusion bodies were observed in the substantia nigra. Our observations emphasize the need for further studies of the potential association between Parkinson's disease or parkinsonism-like disease and exposure to various nocardial species.

Functional expression of kinin B1 and B2 receptors in mouse abdominal aorta

Previous studies have shown that the vascular reactivity of the mouse aorta differs substantially from that of the rat aorta in response to several agonists such as angiotensin II, endothelin-1 and isoproterenol. However, no information is available about the agonists bradykinin (BK) and DesArg9BK (DBK). Our aim was to determine the potential expression of kinin B1 and B2 receptors in the abdominal mouse aorta isolated from C57BL/6 mice. Contraction and relaxation responses to BK and DBK were investigated using isometric recordings. The kinins were unable to induce relaxation but concentration-contraction response curves were obtained by applying increasing concentrations of the agonists BK and DBK. These effects were blocked by the antagonists Icatibant and R-715, respectively. The potency (pD2) calculated from the curves was 7.0 ± 0.1 for BK and 7.3 ± 0.2 for DBK. The efficacy was 51 ± 2% for BK and 30 ± 1% for DBK when compared to 1 µM norepinephrine. The concentration-dependent responses of BK and DBK were markedly inhibited by the arachidonic acid inhibitor indomethacin (1 µM), suggesting a mediation by the cyclooxygenase pathway. These contractile responses were not potentiated in the presence of the NOS inhibitor L-NAME (1 mM) or endothelium-denuded aorta, indicating that the NO pathway is not involved. We conclude that the mouse aorta constitutively contains B1 and B2 subtypes of kinin receptors and that stimulation with BK and DBK induces contractile effect mediated by endothelium-independent vasoconstrictor prostanoids.

Protective effects of organoselenium compounds against methylmercury-induced oxidative stress in mouse brain mitochondrial-enriched fractions

We evaluated the potential neuroprotective effect of 1-100 µM of four organoselenium compounds: diphenyl diselenide, 3’3-ditri-fluoromethyldiphenyl diselenide, p-methoxy-diphenyl diselenide, and p-chloro-diphenyl diselenide, against methylmercury-induced mitochondrial dysfunction and oxidative stress in mitochondrial-enriched fractions from adult Swiss mouse brain. Methylmercury (10-100 µM) significantly decreased mitochondrial activity, assessed by MTT reduction assay, in a dose-dependent manner, which occurred in parallel with increased glutathione oxidation, hydroperoxide formation (xylenol orange assay) and lipid peroxidation end-products (thiobarbituric acid reactive substances, TBARS). The co-incubation with diphenyl diselenide (100 µM) completely prevented the disruption of mitochondrial activity as well as the increase in TBARS levels caused by methylmercury. The compound 3’3-ditrifluoromethyldiphenyl diselenide provided a partial but significant protection against methylmercury-induced mitochondrial dysfunction (45.4 ± 5.8% inhibition of the methylmercury effect). Diphenyl diselenide showed a higher thiol peroxidase activity compared to the other three compounds. Catalase blocked methylmercury-induced TBARS, pointing to hydrogen peroxide as a vector during methylmercury toxicity in this model. This result also suggests that thiol peroxidase activity of organoselenium compounds accounts for their protective actions against methylmercury-induced oxidative stress. Our results show that diphenyl diselenide and potentially other organoselenium compounds may represent important molecules in the search for an improved therapy against the deleterious effects of methylmercury as well as other mercury compounds.

Antioxidant effect of mogrosides against oxidative stress induced by palmitic acid in mouse insulinoma NIT-1 cells

Excessive oxidative stress in pancreatic β cells, caused by glucose and fatty acids, is associated with the pathogenesis of type 2 diabetes. Mogrosides have shown antioxidant and antidiabetic activities in animal models of diabetes, but the underlying mechanisms remain unclear. This study evaluated the antioxidant effect of mogrosides on insulinoma cells under oxidative stress caused by palmitic acid, and investigated the underlying molecular mechanisms. Mouse insulinoma NIT-1 cells were cultured in medium containing 0.75 mM palmitic acid, mimicking oxidative stress. The effects of 1 mM mogrosides were determined with the dichlorodihydrofluorescein diacetate assay for intracellular reactive oxygen species (ROS) and FITC-Annexin V/PI assay for cell apoptosis. Expression of glucose transporter-2 (GLUT2) and pyruvate kinase was determined by semi-quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction. Palmitic acid significantly increased intracellular ROS concentration 2-fold (P<0.05), and decreased expression of GLUT2 (by 60%, P<0.05) and pyruvate kinase (by 80%, P<0.05) mRNAs in NIT-1 cells. Compared with palmitic acid, co-treatment with 1 mM mogrosides for 48 h significantly reduced intracellular ROS concentration and restored mRNA expression levels of GLUT2 and pyruvate kinase. However, mogrosides did not reverse palmitic acid-induced apoptosis in NIT-1 cells. Our results indicate that mogrosides might exert their antioxidant effect by reducing intracellular ROS and regulating expression of genes involved in glucose metabolism. Further research is needed to achieve a better understanding of the signaling pathway involved in the antioxidant effect of mogrosides.

Expression of NR1I3 in mouse lung tumors induced by the tobacco-specific nitrosamine 4-(methylnitrosamino)-4-(3-pyridyl)-1-butanone

Nuclear receptor subfamily 1, group I, member 3 (NR1I3) is reported to be a possible novel therapeutic target for some cancers, including lung, brain and hematopoietic tumors. Here, we characterized expression of NR1I3 in a mouse model of lung carcinogenesis induced by 4-(methylnitrosamino)-4-(3-pyridyl)-1-butanone (NNK), the most potent tobacco carcinogen. Lung tumors were collected from mice treated with NNK (400 mg/kg) and euthanized after 52 weeks. Benign and malignant lesions were formalin-fixed and paraffin-embedded for histology and immunohistochemistry, with samples snap-frozen for mRNA analysis. Immunohistochemically, we found that most macrophages and type I and II pneumocytes expressed NR1I3, whereas fibroblasts and endothelial cells were NR1I3−. Compared with benign lesions, malignant lesions had less NR1I3+ tumor cells. Gene expression analysis also showed an inverse correlation between NR1I3 mRNA expression and tumor size (P=0.0061), suggesting that bigger tumors expressed less NR1I3 transcripts, in accordance with our immunohistochemical NR1I3 tests. Our results indicate that NR1I3 expression decreased during progression of malignant lung tumors induced by NNK in mice.

Assessment of chromatin activity in mouse and human tissues

Pancreatic deoxyribonuclease preferentially digests active genes during all phases of the cell cycle including mitosis. Recently, a DNAse I-directed in ~ nick translation technique has been used to demonstrate differences in the DNAse I sensitivity of euchromatic and heterochromatic regions of mitotic chromosomes. This ill ~ technique has been used in this study to ask whether facultative heterochromatin of the inactive X chromosome can be distinguished from the active X chromosome in mouse and human tissues. In addition to this, in ~ nick translation has been used to distinguish constitutive heterochromatin in mouse and human mitotic chromosomes. Based on relative levels of DNAse I sensitivity, the inactive X chromosome could not be distinguished from the active X chromosome in either mouse or human tissues but regions of constitutive heterochromatin could be distinguished by their relative DNAse I insensitivity. The use of !D situ nick translation was also applied to tissue sections of 7.5 day mouse embryos to ask whether differing levels of DNAse I sensitivity could be detected between different tissue types. Differences in DNAse I sensitivities were detected in three tissues examined; embryonic ectoderm, an embryo-derived tissue, and two extraembryonic tissues, extraembryonic ectoderm and ectoplacental cone. Embryonic ectoderm and extraembryonic ectoderm nuclei possessed comparable levels of DNAse I sensitivity while ectoplacental cone was significantly less DNAse I sensitive. This suggests that tissue-specific mechanisms such as chromatin structure may be involved in the regulation of gene activity in certain tissue types. This may also shed some light on possible tissue specific mechanisms regulating X chromosome activity in the developing mouse embryo.

Modulation of epithelial sodium channel (ENaC) expression in mouse lung infected with Pseudomonas aeruginosa

Affiliation: André Dagenais: Centre hospitalier de l'Université de Montréal/ Hôtel-Dieu, Département de médecine, Université de Montréal. Yves Berthiaume: Médecine et spécialités médicales, Faculté de médecine

Regulation of HMG-CoA reductase, HSL and ACAT expression and activity in testicular cholesterol metabolism in mink and in mouse following experimental genetic deletion

Introduction: L'homéostasie du cholestérol est indispensable à la synthèse de la testostérone dans le tissu interstitiel et la production de gamètes mâles fertiles dans les tubules séminifères. Les facteurs enzymatiques contribuent au maintien de cet équilibre intracellulaire du cholestérol. L'absence d'un ou de plusieurs enzymes telles que la HMG-CoA réductase, la HSL et l'ACAT-1 a été associée à l'infertilité masculine. Toutefois, les facteurs enzymatiques qui contribuent au maintien de l'équilibre intra-tissulaire du cholestérol n'ont pas été étudiés. Cette étude a pour but de tester l'hypothèse que le maintien des taux de cholestérol compatibles avec la spermatogenèse nécessite une coordination de la fonction intracellulaire des enzymes HMG-CoA réductase, ACAT1 et ACAT2 et la HSL. Méthodes: Nous avons analysé l'expression de l’ARNm et de la protéine de ces enzymes dans les fractions enrichies en tubules séminifères (STf) de vison durant le développement postnatal et le cycle reproductif annuel et dans les fractions enrichies en tissu interstitiel (ITf) et de STf durant le développement postnatal chez la souris. Nous avons développé deux nouvelles techniques pour la mesure de l'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase et de celle de l'ACAT1 et ACAT2. En outre, l'immunohistochimie a été utilisée pour localiser les enzymes dans le testicule. Enfin, les souris génétiquement déficientes en HSL, en SR-BI et en CD36 ont été utilisées pour élucider la contribution de la HMG-CoA réductase, l'ACAT1 et l'ACAT2 et la HSL à l'homéostasie du cholestérol. Résultats: 1) HMG-CoA réductase: (Vison) La variation du taux d’expression de l’ARNm de la HMG-CoA réductase était corrélée à celle de l'isoforme de 90 kDa de la protéine HMG-CoA réductase durant le développement postnatal et chez l'adulte durant le cycle reproductif saisonnier. L'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase augmentait de façon concomitante avec le taux protéinique pour atteindre son niveau le plus élevé à 240 jours (3.6411e-7 mol/min/μg de protéines) au cours du développement et en Février (1.2132e-6 mol/min/μg de protéines) durant le cycle reproductif chez l’adulte. (Souris), Les niveaux d'expression de l'ARNm et l'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase étaient maximales à 42 jours. A l'opposé, le taux protéinique diminuait au cours du développement. 2) HSL: (Vison), l'expression de la protéine de 90 kDa de la HSL était élevée à 180- et 240 jours après la naissance, ainsi qu'en Janvier durant le cycle saisonnier chez l'adulte. L'activité enzymatique de la HSL augmentait durant le développement pour atteindre un pic à 270 jours (36,45 nM/min/μg). Chez l'adulte, l'activité enzymatique de la HSL était maximale en Février. (Souris) Le niveau d’expression de l'ARNm de la HSL augmentait significativement à 21-, 28- et 35 jours après la naissance concomitamment avec le taux d'expression protéinique. L'activité enzymatique de la HSL était maximale à 42 jours suivie d'une baisse significative chez l'adulte. 3) ACAT-1 et ACAT-2: Le présent rapport est le premier à identifier l’expression de l'ACAT-1 et de l'ACAT-2 dans les STf de visons et de souris. (Vison) L'activité enzymatique de l'ACAT-2 était maximale à la complétion du développement à 270 jour (1190.00 CPMB/200 μg de protéines) et en janvier (2643 CPMB/200 μg de protéines) chez l'adulte. En revanche, l'activité enzymatique de l'ACAT-1 piquait à 90 jours et en août respectivement durant le développement et chez l'adulte. (Souris) Les niveaux d'expression de l'ARNm et la protéine de l'ACAT-1 diminuait au cours du développement. Le taux de l'ARNm de l'ACAT-2, à l’opposé du taux protéinique, augmentait au cours du développement. L'activité enzymatique de l'ACAT-1 diminuait au cours du développement tandis que celle de l'ACAT-2 augmentait pour atteindre son niveau maximal à 42 jours. 4) Souris HSL-/ -: Le taux d’expression de l'ARNm et l'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase diminuaient significativement dans les STf de souris HSL-/- comparés aux souris HSL+/+. Par contre, les taux de l'ARNm et les niveaux des activités enzymatiques de l'ACAT-1 et de l'ACAT-2 étaient significativement plus élevés dans les STf de souris HSL-/- comparés aux souris HSL+/+ 5) Souris SR-BI-/-: L'expression de l'ARNm et l'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase et de l'ACAT-1 étaient plus basses dans les STf de souris SR-BI-/- comparées aux souris SR-BI+/+. A l'opposé, le taux d'expression de l'ARNm et l'activité enzymatique de la HSL étaient augmentées chez les souris SR-BI-/- comparées aux souris SR-BI+/+. 6) Souris CD36-/-: L'expression de l'ARNm et l'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase et de l'ACAT-2 étaient significativement plus faibles tandis que celles de la HSL et de l'ACAT-1 étaient inchangées dans les STf de souris CD36-/- comparées aux souris CD36+/+. Conclusion: Nos résultats suggèrent que: 1) L'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase et de la HSL sont associées à l'activité spermatogénétique et que ces activités ne seraient pas régulées au niveau transcriptionnel. 2) L'ACAT-1 et de l'ACAT-2 sont exprimées dans des cellules différentes au sein des tubules séminifères, suggérant des fonctions distinctes pour ces deux isoformes: l'estérification du cholestérol libre dans les cellules germinales pour l'ACAT-1 et l'efflux du cholestérol en excès dans les cellules de Sertoli au cours de la spermatogenèse pour l'ACAT-2. 3) La suppression génétique de la HSL diminuait la HMG-CoA réductase et augmentait les deux isoformes de l'ACAT, suggérant que ces enzymes jouent un rôle critique dans le métabolisme du cholestérol intratubulaire. 4) La suppression génétique des transporteurs sélectifs de cholestérol SR-BI et CD36 affecte l'expression (ARNm et protéine) et l'activité des enzymes HMG-CoA réductase, HSL, ACAT-1 et ACAT-2, suggérant l'existence d’un effet compensatoire entre facteurs enzymatiques et non-enzymatiques du métabolisme du cholestérol dans les fractions tubulaires. Ensemble, les résultats de notre étude suggèrent que les enzymes impliquées dans la régulation du cholestérol intratubulaire agissent de concert avec les transporteurs sélectifs de cholestérol dans le but de maintenir l'homéostasie du cholestérol intra-tissulaire du testicule.

The Effects of Pro-inflammatory Cytokines on the L-type Calcium Current in Mouse Ventricular Myocytes

L’inflammation: Une réponse adaptative du système immunitaire face à une insulte est aujourd’hui reconnue comme une composante essentielle à presque toutes les maladies infectieuses ou autres stimuli néfastes, tels les dommages tissulaires incluant l’infarctus du myocarde et l’insuffisance cardiaque. Dans le contexte des maladies cardiovasculaires, l’inflammation se caractérise principalement par une activation à long terme du système immunitaire, menant à une faible, mais chronique sécrétion de peptides modulateurs, appelés cytokines pro-inflammatoires. En effet, la littérature a montré à plusieurs reprises que les patients souffrant d’arythmies et de défaillance cardiaque présentent des taux élevés de cytokines pro-inflammatoires tels le facteur de nécrose tissulaire alpha (TNFα), l’interleukine 1β (IL-1β) et l’interleukine 6. De plus, ces patients souffrent souvent d’une baisse de la capacité contractile du myocarde. Le but de notre étude était donc de déterminer si un lien de cause à effet existe entre ces phénomènes et plus spécifiquement si le TNFα, l’IL-1β et l’IL-6 peuvent affecter les propriétés électriques et contractiles du cœur en modulant le courant Ca2+ de type L (ICaL) un courant ionique qui joue un rôle primordial au niveau de la phase plateau du potentiel d’action ainsi qu’au niveau du couplage excitation-contraction. Les possibles méchansimes par lesquels ces cytokines exercent leurs effets seront aussi explorés. Pour ce faire, des cardiomyocytes ventriculaires de souris nouveau-nées ont été mis en culture et traités 24 heures avec des concentrations pathophysiologiques (30 pg/mL) de TNFα, IL-1β ou IL-6. Des enregistrements de ICaL réalisés par la technique du patch-clamp en configuration cellule entière ont été obtenus par la suite et les résultats montrent que le TNFα n’affecte pas ICaL, même à des concentrations plus élevées (1 ng/mL). En revanche, l’IL-1β réduisait de près de 40% la densité d’ICaL. Afin d’examiner si le TNFα et l’IL-1β pouvaient avoir un effet synergique, les cardiomyocytes ont été traité avec un combinaison des deux cytokines. Toutefois aucun effet synergique sur ICaL n’a été constaté. En outre, l’IL-6 réduisait ICaL significativement, cependant la réduction de 20% était moindre que celle induite par IL-1β. Afin d’élucider les mécanismes sous-jacents à la réduction de ICaL après un traitement avec IL-1β, l’expression d’ARNm de CaV1.2, sous-unité α codante pour ICaL, a été mesurée par qPCR et les résultats obtenus montrent aucun changement du niveau d’expression. Plusieurs études ont montré que l’inflammation et le stress oxydatif vont de pair. En effet, l’imagerie confocale nous a permis de constater une augmentation accrue du stress oxydatif induit par IL-1β et malgré un traitement aux antioxydants, la diminution de ICaL n’a pas été prévenue. Cette étude montre qu’IL-1β et IL-6 réduisent ICaL de façon importante et ce indépendamment d’une régulation transcriptionelle ou du stress oxydatif. De nouvelles données préliminaires suggèrent que ICaL serait réduit suite à l’activation des protéines kinase C mais des études additionelles seront nécessaires afin d’étudier cette avenue. Nos résultats pourraient contribuer à expliquer les troubles du rythme et de contractilité observés chez les patients souffrant de défaillance cardiaque.

Characterization of polycystin-1 in ADPKD pathogenetic mechanism : biogenesis and functional implications by genetic approaches in mouse

La polykystose rénale autosomique dominante (ADPKD) est une des maladies génétiques les plus communes. ADPKD se manifeste le plus souvent au stade adulte par la présence de kystes rénaux, et bien souvent de kystes hépatiques, avec une progression très variable. ADPKD mène à une insuffisance rénale: les seuls recours sont la dialyse puis la transplantation rénale. Les mutations dispersées sur les gènes PKD1 (majoritairement; la protéine polycystine-1, PC1) et PKD2 (la protéine polycystine-2, PC2) sont responsables de l’ADPKD. Le mécanisme pathogénétique de perte de fonction (LOF) et donc d’un effet récessif cellulaire est évoqué comme causatif de l’ADPKD. LOF est en effet supporté par les modèles murins d’inactivation de gènes PKD1/PKD2, qui développent de kystes, quoique in utéro et avec une rapidité impressionnante dans les reins mais pas dans le foie. Malgré de nombreuses études in vitro, le rôle de PC1/PC2 membranaire/ciliaire reste plutôt hypothétique et contexte-dépendant. Ces études ont associé PC1/PC2 à une panoplie de voies de signalisation et ont souligné une complexité structurelle et fonctionnelle exceptionnelle, dont l’implication a été testée notamment chez les modèles de LOF. Toutefois, les observations patho-cellulaires chez l’humain dont une expression soutenue, voire augmentée, de PKD1/PC1 et l’absence de phénotypes extrarénaux particuliers remet en question l’exclusivité du mécanisme de LOF. Il était donc primordial 1) d’éclaircir le mécanisme pathogénétique, 2) de générer des outils in vivo authentiques d’ADPKD en terme d’initiation et de progression de la maladie et 3) de mieux connaitre les fonctions des PC1/PC2 indispensables pour une translation clinique adéquate. Cette thèse aborde tous ces points. Tout d’abord, nous avons démontré qu’une augmentation de PKD1 endogène sauvage, tout comme chez l’humain, est pathogénétique en générant et caractérisant en détail un modèle murin transgénique de Pkd1 (Pkd1TAG). Ce modèle reproduit non seulement les caractéristiques humaines rénales, associées aux défauts du cil primaire, mais aussi extrarénales comme les kystes hépatiques. La sévérité du phénotype corrèle avec le niveau d’expression de Pkd1 ce qui supporte fortement un modèle de dosage. Dans un deuxième temps, nous avons démontré par les études de complémentations génétiques que ces deux organes reposent sur une balance du clivage GPS de Pc1, une modification post-traductionelle typique des aGPCR, et dont l’activité et l’abondance semblent strictement contrôlées. De plus, nous avons caractérisé extensivement la biogénèse de Pc1 et de ses dérivés in vivo générés suite au clivage GPS. Nous avons identifié une toute nouvelle forme et prédominante à la membrane, la forme Pc1deN, en plus de confirmer deux fragments N- et C-terminal de Pc1 (NTF et CTF, respectivement) qui eux s’associent de manière non-covalente. Nous avons démontré de façon importante que le trafic de Pc1deN i.e., une forme NTF détachée du CTF, est toutefois dépendant de l’intégrité du fragment CTF in vivo. Par la suite, nous avons généré un premier modèle humanisant une mutation PKD1 non-sens tronquée au niveau du domaine NTF(E3043X) en la reproduisant chez une souris transgénique (Pkd1extra). Structurellement, cette mutation, qui mimique la forme Pc1deN, s’est également avérée causative de PKD. Le modèle Pkd1extra a permis entre autre de postuler l’existence d’une cross-interaction entre différentes formes de Pc1. De plus, nos deux modèles murins sont tous les deux associés à des niveaux altérés de c-Myc et Pc2, et soutiennent une implication réelle de ces derniers dans l’ADPKD tou comme une interaction fonctionnelle entre les polycystines. Finalement, nous avons démontré un chevauchement significatif entre l’ADPKD et le dommage rénal aigüe (ischémie/AKI) dont une expression augmentée de Pc1 et Pc2 mais aussi une stimulation de plusieurs facteurs cystogéniques tel que la tubérine, la β-caténine et l’oncogène c-Myc. Nos études ont donc apporté des évidences cruciales sur la contribution du gène dosage dans l’ADPKD. Nous avons développé deux modèles murins qui serviront d’outil pour l’analyse de la pathologie humaine ainsi que pour la validation préclinique ADPKD. L’identification d’une nouvelle forme de Pc1 ajoute un niveau de complexité supplémentaire expliquant en partie une capacité de régulation de plusieurs voies de signalisation par Pc1. Nos résultats nous amènent à proposer de nouvelles approches thérapeutiques: d’une part, le ciblage de CTF i.e., de style chaperonne, et d’autre part le ciblage de modulateurs intracellulaires (c-Myc, Pc2, Hif1α). Ensemble, nos travaux sont d’une importance primordiale du point de vue informatif et pratique pour un avancement vers une thérapie contre l’ADPKD. Le partage de voies communes entre AKI et ADPKD ouvre la voie aux approches thérapeutiques parallèles pour un traitement assurément beaucoup plus rapide.

Effects of Delta9-tetrahydrocannabivarin on [35S]GTPgammaS binding in mouse brain cerebellum and piriform cortex membranes

BACKGROUND AND PURPOSE: We have recently shown that the phytocannabinoid Delta9-tetrahydrocannabivarin (Delta9-THCV) and the CB1 receptor antagonist AM251 increase inhibitory neurotransmission in mouse cerebellum and also exhibit anticonvulsant activity in a rat piriform cortical (PC) model of epilepsy. Possible mechanisms underlying cannabinoid actions in the CNS include CB1 receptor antagonism (by displacing endocannabinergic tone) or inverse agonism at constitutively active CB1 receptors. Here, we investigate the mode of cannabinoid action in [35S]GTPgammaS binding assays. EXPERIMENTAL APPROACH: Effects of Delta9-THCV and AM251 were tested either alone or against WIN55,212-2-induced increases in [35S]GTPgammaS binding in mouse cerebellar and PC membranes. Effects on non-CB receptor expressing CHO-D2 cell membranes were also investigated. KEY RESULTS :Delta9-THCV and AM251 both acted as potent antagonists of WIN55,212-2-induced increases in [35S]GTPgammaS binding in cerebellar and PC membranes (Delta9-THCV: pA2=7.62 and 7.44 respectively; AM251: pA2=9.93 and 9.88 respectively). At micromolar concentrations, Delta9-THCV or AM251 alone caused significant decreases in [35S]GTPgammaS binding; Delta9-THCV caused larger decreases than AM251. When applied alone in CHO-D2 membranes, Delta9-THCV and AM251 also caused concentration-related decreases in G protein activity. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: Delta9-THCV and AM251 act as CB1 receptors antagonists in the cerebellum and PC, with AM251 being more potent than Delta9-THCV in both brain regions. Individually, Delta9-THCV or AM251 exhibited similar potency at CB1 receptors in the cerebellum and the PC. At micromolar concentrations, Delta9-THCV and AM251 caused a non-CB receptor-mediated depression of basal [35S]GTPgammaS binding.