Genesis and Evolution of Brittle Structures In Southwestern Finland and Western South Africa. Insights into Fault Reactivation, Fluid Flow and Structural Maturity in Precambrian Cratons

The bedrock of old crystalline cratons is characteristically saturated with brittle structures formed during successive superimposed episodes of deformation and under varying stress regimes. As a result, the crust effectively deforms through the reactivation of pre-existing structures rather than by through the activation, or generation, of new ones, and is said to be in a state of 'structural maturity'. By combining data from Olkiluoto Island, southwestern Finland, which has been investigated as the potential site of a deep geological repository for high-level nuclear waste, with observations from southern Sweden, it can be concluded that the southern part of the Svecofennian shield had already attained structural maturity during the Mesoproterozoic era. This indicates that the phase of activation of the crust, i.e. the time interval during which new fractures were generated, was brief in comparison to the subsequent reactivation phase. Structural maturity of the bedrock was also attained relatively rapidly in Namaqualand, western South Africa, after the formation of first brittle structures during Neoproterozoic time. Subsequent brittle deformation in Namaqualand was controlled by the reactivation of pre-existing strike-slip faults.In such settings, seismic events are likely to occur through reactivation of pre-existing zones that are favourably oriented with respect to prevailing stresses. In Namaqualand, this is shown for present day seismicity by slip tendency analysis, and at Olkiluoto, for a Neoproterozoic earthquake reactivating a Mesoproterozoic fault. By combining detailed field observations with the results of paleostress inversions and relative and absolute time constraints, seven distinctm superimposed paleostress regimes have been recognized in the Olkiluoto region. From oldest to youngest these are: (1) NW-SE to NNW-SSE transpression, which prevailed soon after 1.75 Ga, when the crust had sufficiently cooled down to allow brittle deformation to occur. During this phase conjugate NNW-SSE and NE-SW striking strike-slip faults were active simultaneous with reactivation of SE-dipping low-angle shear zones and foliation planes. This was followed by (2) N-S to NE-SW transpression, which caused partial reactivation of structures formed in the first event; (3) NW-SE extension during the Gothian orogeny and at the time of rapakivi magmatism and intrusion of diabase dikes; (4) NE-SW transtension that occurred between 1.60 and 1.30 Ga and which also formed the NW-SE-trending Satakunta graben located some 20 km north of Olkiluoto. Greisen-type veins also formed during this phase. (5) NE-SW compression that postdates both the formation of the 1.56 Ga rapakivi granites and 1.27 Ga olivine diabases of the region; (6) E-W transpression during the early stages of the Mesoproterozoic Sveconorwegian orogeny and which also predated (7) almost coaxial E-W extension attributed to the collapse of the Sveconorwegian orogeny. The kinematic analysis of fracture systems in crystalline bedrock also provides a robust framework for evaluating fluid-rock interaction in the brittle regime; this is essential in assessment of bedrock integrity for numerous geo-engineering applications, including groundwater management, transient or permanent CO2 storage and site investigations for permanent waste disposal. Investigations at Olkiluoto revealed that fluid flow along fractures is coupled with low normal tractions due to in-situ stresses and thus deviates from the generally accepted critically stressed fracture concept, where fluid flow is concentrated on fractures on the verge of failure. The difference is linked to the shallow conditions of Olkiluoto - due to the low differential stresses inherent at shallow depths, fracture activation and fluid flow is controlled by dilation due to low normal tractions. At deeper settings, however, fluid flow is controlled by fracture criticality caused by large differential stress, which drives shear deformation instead of dilation.

Toward including the effect of manufacturing processes in the pre-estimated losses of the switched reluctance motor

The estimation of losses plays a key role in the process of building any electrical machine. How to estimate those losses while designing any machine; by obtaining the characteristic of the electrical steel from the catalogue and calculate the losses. However, this way is inaccurate since the electrical steel performs several manufacturing processes during the process of building any machine, which affects directly the magnetic property of the electrical steel and accordingly the characteristic of the electrical steel will be affected. That means the B–H curve of the steel that was obtained from the catalogue will be changed. Moreover, during loading and rotating the machine, some important changes occur to the B–H characteristic of the electrical steel such as the stress on the laminated iron. Accordingly, the pre-estimated losses are completely far from the actual losses because they were estimated based on the data of the electrical steel obtained from the catalogue. So in order to estimate the losses precisely significant factors of the manufacturing processes must be included. The paper introduces the systematic estimation of the losses including the effect of one of the manufacturing factors. Similarly, any other manufacturing factor can be included in the pre-designed losses estimations.

Lycopene and ß-carotene protect in vivo iron-induced oxidative stress damage in rat prostate

It has been suggested that iron overload may be carcinogenic. In the present study, we evaluated the effect of plasma and prostate carotenoid concentration on oxidative DNA damage in 12-week-old Wistar rats treated with intraperitoneal (ip) ferric nitrilotriacetate (Fe-NTA) (10 mg Fe/kg). Plasma ß-carotene and lycopene concentrations were measured as a function of time after ip injection of carotenoids (10 mg kg-1 day-1 ß-carotene or lycopene) in rats. The highest total plasma concentration was reached 3 and 6 h after ip injection of lycopene or ß-carotene, respectively. After 5 days of carotenoid treatment, lycopene and ß-carotene were present in the 0.10-0.51 nmol/g wet tissue range in the prostate. Using a sensitive method to detected 8-oxo-7,8-dihydro-2'-deoxyguanosine (8-oxodGuo) by HPLC/EC, the level of 8-oxodGuo in rat prostate DNA was significantly higher (6.3 ± 0.6 residues/10(6) dGuo) 3 h after Fe-NTA injection compared with control rats (1.7 ± 0.3 residues/10(6) dGuo). Rats supplemented with lycopene or ß-carotene for 5 days prior to Fe-NTA treatment showed a reduction of about 70% in 8-oxodGuo levels to almost control levels. Compared with control rats, the prostate of Fe-NTA-treated animals showed a 78% increase in malondialdehyde accumulation. Lycopene or ß-carotene pre-treatment almost completely prevented lipid damage. Epidemiological studies have suggested a lower risk of prostate cancer in men reporting a higher consumption of tomato products. However, before associating this effect with tomato sauce constituents, more information is required. The results described here may contribute to the understanding of the protective effects of carotenoids against iron-induced oxidative stress.

Stress responses of the fish Nile tilapia subjected to electroshock and social stressors

Plasma cortisol and glucose levels were measured in 36 adult Nile tilapia males, Oreochromis niloticus (standard length, mean ± SD, 14.38 ± 1.31 cm), subjected to electroshock and social stressors. Pre-stressor levels were determined 5 days after the adjustment of the fish to the experimental aquaria (1 fish/aquarium). Five days later, the effects of stressors on both cortisol and glucose levels were assessed. The following stressors were imposed for 60 min: pairing with a larger resident animal (social stressor), or a gentle electroshock (AC, 20 V, 15 mA, 100 Hz for 1 min every 4 min). Each stressor was tested in two independent groups, one in which stress was quantified immediately after the end of the 60-min stressor imposition (T60) and the other in which stress was quantified 30 min later (T90). Pre-stressor values for cortisol and glucose were not statistically different between groups. Plasma cortisol levels increased significantly and were of similar magnitude for both electroshock and the social stressor (mean ± SD for basal and final samples were: electroshock T60 = 65.47 ± 15.3, 177.0 ± 30.3; T90 = 54.8 ± 16.0, 196.2 ± 57.8; social stress T60 = 47.1 ± 9.0, 187.6 ± 61.7; T90 = 41.6 ± 8.1, 112.3 ± 26.8, respectively). Plasma glucose levels increased significantly for electroshock at both time points (T60 and T90), but only at T90 for the social stressor. Initial and final mean (± SD) values are: electroshock T60 = 52.5 ± 9.2, 115.0 ± 15.7; T90 = 35.5 ± 1.1, 146.3 ± 13.3; social stress T60 = 54.8 ± 8.8, 84.4 ± 15.0; T90 = 34.5 ± 5.6, 116.3 ± 13.6, respectively. Therefore, electroshock induced an increase in glucose more rapidly than did the social stressor. Furthermore, a significant positive correlation between cortisol and glucose was detected only at T90 for the social stressor. These results indicate that a fish species responds differently to different stressors, thus suggesting specificity of fish stress response to a stressor.

Periodic mechanical stress activates MEK1/2-ERK1/2 mitogenic signals in rat chondrocytes through Src and PLCγ1

The mitogenic effects of periodic mechanical stress on chondrocytes have been studied extensively but the mechanisms whereby chondrocytes sense and respond to periodic mechanical stress remain a matter of debate. We explored the signal transduction pathways of chondrocyte proliferation and matrix synthesis under periodic mechanical stress. In particular, we sought to identify the role of the MEK1/2-ERK1/2 signaling pathway in chondrocyte proliferation and matrix synthesis following cyclic physiologic mechanical compression. Under periodic mechanical stress, both rat chondrocyte proliferation and matrix synthesis were significantly increased (P < 0.05) and were associated with increases in the phosphorylation of Src, PLCγ1, MEK1/2, and ERK1/2 (P < 0.05). Pretreatment with the MEK1/2-ERK1/2 selective inhibitor, PD98059, and shRNA targeted to ERK1/2 reduced periodic mechanical stress-induced chondrocyte proliferation and matrix synthesis (P < 0.05), while the phosphorylation levels of Src-Tyr418 and PLCγ1-Tyr783 were not inhibited. Proliferation, matrix synthesis and phosphorylation of MEK1/2-Ser217/221 and ERK1/2-Thr202/Tyr204 were inhibited after pretreatment with the PLCγ1 inhibitor U73122 in chondrocytes in response to periodic mechanical stress (P < 0.05), while the phosphorylation site of Src-Tyr418 was not affected. Inhibition of Src activity with PP2 and shRNA targeted to Src abrogated chondrocyte proliferation and matrix synthesis (P < 0.05) and attenuated PLCγ1, MEK1/2 and ERK1/2 activation in chondrocytes subjected to periodic mechanical stress (P < 0.05). These findings suggest that periodic mechanical stress promotes chondrocyte proliferation and matrix synthesis in part through the Src-PLCγ1-MEK1/2-ERK1/2 signaling pathway, which links these three important signaling molecules into a mitogenic cascade.

Hemodynamic mechanisms of the attenuated blood pressure response to mental stress after a single bout of maximal dynamic exercise in healthy subjects

To determine the hemodynamic mechanisms responsible for the attenuated blood pressure response to mental stress after exercise, 26 healthy sedentary individuals (age 29 ± 8 years) underwent the Stroop color-word test before and 60 min after a bout of maximal dynamic exercise on a treadmill. A subgroup (N = 11) underwent a time-control experiment without exercise. Blood pressure was continuously and noninvasively recorded by infrared finger photoplethysmography. Stroke volume was derived from pressure signals, and cardiac output and peripheral vascular resistance were calculated. Perceived mental stress scores were comparable between mental stress tests both in the exercise (P = 0.96) and control (P = 0.24) experiments. After exercise, the blood pressure response to mental stress was attenuated (pre: 10 ± 13 vs post: 6 ± 7 mmHg; P < 0.01) along with lower values of systolic blood pressure (pre: 129 ± 3 vs post: 125 ± 3 mmHg; P < 0.05), stroke volume (pre: 89.4 ± 3.5 vs post: 76.8 ± 3.8 mL; P < 0.05), and cardiac output (pre: 7.00 ± 0.30 vs post: 6.51 ± 0.36 L/min; P < 0.05). Except for heart rate, the hemodynamic responses and the mean values during the two mental stress tests in the control experiment were similar (P > 0.05). In conclusion, a single bout of maximal dynamic exercise attenuates the blood pressure response to mental stress in healthy subjects, along with lower stroke volume and cardiac output, denoting an acute modulatory action of exercise on the central hemodynamic response to mental stress.

An investigation of adolescent constructs of stress and academic achievement /

The present study was a phenomenological investigation of adolescent constructs of stress and academic achievement. The study utilised a modified version of George Kelly's Repertory Grid Technique to provide direct insight into adolescent stress and academic achievement. The premise of the study was that only students who exhibited extreme cases of stress and academic achievement levels would be examined. The investigation identified and examined the adolescents who exhibited these extremes and explored the underlying constructs that defined these differences. It was expected that if adolescents were able to identify the stressors in their lives, how these stressors affect their lives, and how these stressors affect their academic performance, then suggestions could be made to help students to better cope with stress and to improve their academic achievement level. Further, based on the results of the study, the pedagogical implications for classroom research are provided. Phenomenological inquiries, using modified, and less complex versions of the repertory grid, can be conducted pre-, mid-, and postacademic terms, to determine and to monitor the stressors and the academic performance of the students in a classroom. Specific assessments for individual students will help teachers to better exercise their knowledge and understanding of the realm of teaching and learning strategies (e.g., Gardiner's Multiple Intelligences) that exist.

The cardiovascular hemodynamic responses to various levels of orthostatic stress in children

The ability of the cardiovascular system to quickly and efficiently adapt to an orthostatic stress is vital for the human body to function on earth. The way in which the various aspects of the cardiovascular system work together to counteract an orthostatic stress has been previously quantified in the adult population. However, there are still many unknowns surrounding the topic of how the cardiovascular system functions to cope with this same stress in children. The purpose of this study was to describe the cardiovascular hemodynamic adaptations to various levels of orthostatic stress induced using a lower body negative pressure (LBNP) chamber in pre-pubertal boys. A secondary purpose was to determine indices of baroreceptor sensitivity (BRS) at both rest and during low levels of LBNP in this same pediatric sample. Finally, this study aimed to compare the relative responses to LBNP between the children and adults. To complete the study 20 healthy pre-pubertal boys and adult males (9.3 ± 1.1 and 23 ± 1.8 years of age respectively) were recruited and randomly exposed to three levels of LBNP (15, 20 and 25 mmHg). At rest and during the application of the LBNP heart rate (HR), manual and bcat-by-beat systolic (SBP), diastolic (DBP) and mean arterial blood pressure (MAP) were monitored continuously. Aortic diameter was measured at rest and peak aortic blood velocity (PV) was recorded continuously for at least I minute during each baseline and LBNP condition. From the raw data HR, stroke volume (SV), cardiac output (Q), total peripheral resistance (TPR), low frequency baroreceptor sensitivity (LF BRS), high frequency baroreceptor sensitivity (HF BRS) and LFIIIF ratio were calculated. At rest, llR wa'i higher and SBP, SV, Q and LF/HF ratio were lower in the children compared to the adult males (pgJ.05). In response to the increasing LEN!> IIR and TPR increased, and LF BRS. SV and Q decreased in the adult group (pSf).05). while the same levels of LBNP caused an increase in TPR and a decrease in SBP, SV and Q in the children (pSf).05). Although not significant, the LF/HF ratio in the adult group showed an increasing trend in response to increased negative pressure (p=O.088). As for resting BRS, there were no significant differences in LF or HF BRS between the children and the adults despite a tendency for both measures to be 18% lower in the children. Also the LF/HF ratio was almost significantly greater in the adults compared to the children (p=O.057). In addition, a comparison between the relative adult and child responses to LBNP yielded no significant group by level interactions. This result should be taken with caution though, as the low sample size and high measurement variability generated very low statistical power for this analysis. In conclusion, the results of this study suggest that the hemodynamic adaptations to an orthostatic stress were less pronounced in the prepubertal males, most likely due to an underdeveloped autonomic system. These results need to be strengthened by further research before any implications can be derived for health care purposes.

Exploring the Family Context Among Children Adopted From China: Perceptions of Pre-Adoption Factors, Post-Adoption Experiences, and the Quality of Parent-Child Relationships

Within the context of international adoption, previous research has focused on parentchild attachment relationships and various aspects of the adoption process. However, less is known about other aspects of parent-child relationships (e.g., cohesion, conflict) within internationally adoptive families. Additionally, there is a need for research that explores both parent and child perceptions of the process of adoption - including pre- and post-adoptive factors - and its connection to the quality of parent-child relationships. This research utilized a qualitatively-oriented methodology to conduct separate, in-depth interviews with 10 adoptive Canadian mothers and their adopted Chinese children (aged 9 to 11 years). Results highlight parent and child reports of mainly strong, positive relationships. Several pre-adoption experiences are examined, including institutionalization, age at the time of adoption, and parental stress/expectations. A key finding concerns the link that adoptive parents perceive between the quality of their child's pre-adoptive care (i.e., mainly early institutionalized care) and the quality of their relationship. Interestingly, this link is perceived in two different ways - either as a challenge for the parent-child relationship or as a means to strengthen it. Post-adoption experiences are also explored, including cultural socialization, creating a transracial family, discussing adoption, parental stress, and sibling involvement. A key finding involves parent and child reports that cultural socialization efforts (i.e., familiarizing children with Chinese culture) are linked to more positive parent-child relationships. The implications of these findings are discussed in relation to theory and practice within the context of international adoption.

Alternative strategies for deciphering the genetic architecture of childhood Pre-B acute lymphoblastic leukemia

La leucémie lymphoblastique aigüe (LLA) est une maladie génétique complexe. Malgré que cette maladie hématologique soit le cancer pédiatrique le plus fréquent, ses causes demeurent inconnues. Des études antérieures ont démontrées que le risque à la LLA chez l’enfant pourrait être influencé par des gènes agissant dans le métabolisme des xénobiotiques, dans le maintient de l’intégrité génomique et dans la réponse au stress oxydatif, ainsi que par des facteurs environnementaux. Au cours de mes études doctorales, j’ai tenté de disséquer davantage les bases génétiques de la LLA de l’enfant en postulant que la susceptibilité à cette maladie serait modulée, au moins en partie, par des variants génétiques agissant dans deux voies biologiques fondamentales : le point de contrôle G1/S du cycle cellulaire et la réparation des cassures double-brin de l’ADN. En utilisant une approche unique reposant sur l’analyse d’une cohorte cas-contrôles jumelée à une cohorte de trios enfants-parents, j’ai effectué une étude d’association de type gènes/voies biologiques candidats. Ainsi, j’ai évaluer le rôle de variants provenant de la séquence promotrice de 12 gènes du cycle cellulaire et de 7 gènes de la voie de réparation de l’ADN, dans la susceptibilité à la LLA. De tels polymorphismes dans la région promotrice (pSNPs) pourraient perturber la liaison de facteurs de transcription et mener à des différences dans les niveaux d’expression des gènes pouvant influencer le risque à la maladie. En combinant différentes méthodes analytiques, j’ai évalué le rôle de différents mécanismes génétiques dans le développement de la LLA chez l’enfant. J’ai tout d’abord étudié les associations avec gènes/variants indépendants, et des essaies fonctionnels ont été effectués afin d’évaluer l’impact des pSNPs sur la liaison de facteurs de transcription et l’activité promotrice allèle-spécifique. Ces analyses ont mené à quatre publications. Il est peu probable que ces gènes de susceptibilité agissent seuls; j’ai donc utilisé une approche intégrative afin d’explorer la possibilité que plusieurs variants d’une même voie biologique ou de voies connexes puissent moduler le risque de la maladie; ces travaux ont été soumis pour publication. En outre, le développement précoce de la LLA, voir même in utero, suggère que les parents, et plus particulièrement la mère, pourraient jouer un rôle important dans le développement de cette maladie chez l’enfant. Dans une étude par simulations, j’ai évalué la performance des méthodes d’analyse existantes de détecter des effets fœto-maternels sous un design hybride trios/cas-contrôles. J’ai également investigué l’impact des effets génétiques agissant via la mère sur la susceptibilité à la LLA. Cette étude, récemment publiée, fût la première à démontrer que le risque de la leucémie chez l’enfant peut être modulé par le génotype de sa mère. En conclusions, mes études doctorales ont permis d’identifier des nouveaux gènes de susceptibilité pour la LLA pédiatrique et de mettre en évidence le rôle du cycle cellulaire et de la voie de la réparation de l’ADN dans la leucémogenèse. À terme, ces travaux permettront de mieux comprendre les bases génétiques de la LLA, et conduiront au développement d’outils cliniques qui amélioreront la détection, le diagnostique et le traitement de la leucémie chez l’enfant.

TAR DNA-Binding protein 43 (TDP-43) regulates stress granule dynamics via differential regulation of G3BP and TIA-1

TDP-43 est une protéine multifonctionnelle possédant des rôles dans la transcription, l'épissage des pré-ARNm, la stabilité et le transport des ARNm. TDP-43 interagit avec d'autres hnRNP, incluant hnRNP A2, via son extrémité C-terminale. Plusieurs membres de la famille des hnRNP étant impliqués dans la réponse au stress cellulaire, alors nous avons émis l’hypothèse que TDP-43 pouvait y participer aussi. Nos résultats démontrent que TDP-43 et hnRNP A2 sont localisés au niveau des granules de stress, à la suite d’un stress oxydatif, d’un choc thermique, et lors de l’exposition à la thapsigargine. TDP-43 contribue à la fois à l'assemblage et au maintien des granules de stress en réponse au stress oxydatif. TDP-43 régule aussi de façon différentielle les composants clés des granules de stress, notamment TIA-1 et G3BP. L'agrégation contrôlée de TIA-1 est perturbée en l'absence de TDP-43. En outre, TDP-43 régule le niveau d`ARNm de G3BP, un facteur de granule de stress de nucléation. La mutation associée à la sclérose latérale amyotrophique, TDP-43R361S, compromet la formation de granules de stress. Ainsi, la fonction cellulaire de TDP-43 s'étend au-delà de l’épissage; TDP-43 est aussi un composant de la réponse cellulaire au stress central et un acteur actif dans le stockage des ARNs.

Rôle du stress oxydant en période néonatale dans l'hypertension artérielle et la dysfonction vasculaire et métabolique de l'adulte

Thèse réalisée dans le cadre d'une cotutelle entre l'Université de Montréal et l'Université d'Auvergne en France

Stress oxydatif, fonction mitochondriale et maladie inflammatoire de l'intestin

CONTEXTE: Bien que la dysfunction mitochondriale et le stress oxydant jouent des rôles prépondérants dans plusieurs conditions pathologiques, ils n’ont pas été étudiés de façon extensive au niveau du tube digestif qui est constamment exposé aux oxydants (provenant de l’alimentation) et à divers agents pathogènes. L’ingestion simultanée de sels ferreux et d’acide ascorbique peut causer le dommage des macromolécules par oxydation. Le ‘’Nuclear factor erythroid 2 related factor’’ (Nrf2) est un important facteur de transcription sensible au potentiel redox et qui protège contre le stress oxydant en induisant des gènes anti-oxydants et de detoxification par sa liaison à l’élément de réponse antioxydante (ARE). Les fonctions anti-oxydantes et anti-inflammatoires de Nrf2 ont été décrites dans une variété de types cellulaires et de tissus. Cependant son rôle est très peu connu au niveau du tube digestif. OBJECTIFS: Les objectifs sont d’évaluer comment la peroxydation lipidique médiée par le fer/ascorbate (FE/ASC) affecte les fonctions mitochondriales dans les cellules Caco-2/15, et de déterminer l’ampleur de l’implication de Nrf2. MÉTHODES: Le stress oxydant a été induit dans les cellules Caco2/15 en les traitant avec 0.2mm/2mm de FE/ASC. L’augmentation de l’expression de Nrf2 a été obtenue suite au prétraitement des cellules Caco2/15 avec 50 μM d’Olitpraz (OPZ), un puissant activateur. L’invalidation du gène de Nrf2 a été réalisée dans les cellules par transfection avec un vecteur lentiviral contenant un shRNA contre Nrf2. RÉSULTATS: Nos résultats montrent que le traitement des cellules Caco-2/15 avec du FE/ASC (0.2 mm/2 mm) augmente les niveaux du malondialdehyde (MDA), réduit la production d’ATP, entraîne une surcharge mitochondriale de calcium, active l’expression protéique du cytochrome C et de l’AIF (apoptotic inducing factor), réduit l’activité des complexes I, II, 2 III et IV de la chaîne respiratoire mitochondriale, augmente les niveaux de 8-OHdG, un marqueur des dommages à l’ADN mitochondrial, diminue la DNA glycosylase, et altère les expressions génique et protéique des facteurs de transcription mitochondriaux (mtTFA, mtTFB1, mtTFB2). De plus, nos observations montrent que l’induction et l’activation de Nrf2 dans les cellules Caco-2/15 résultent en: une augmentation des enzymes anti-oxydantes endogènes (catalase, glutathion peroxydase, et superoxyde dismutase), une réduction du facteur nucléaire NFκβ et de TNF-α, une augmentation de la production d’ ATP et de l’activité des complexes respiratoires (I, II, III, IV) et de PGC-1α, et une régulation des niveaux de la prohibitine mitochondriale, du Bcl-2 anti-apoptotique et de l’occludine. CONCLUSION: Dans l’ensemble, nos résultats montrent que l’exposition aigüe des cellules Caco-2/15 à la peroxydation par le FE/ASC entraîne des effets pathologiques sur les fonctions mitochondriales et l’intégrité de l’ADN, qui sont abolis par l’induction de Nrf2. Il en ressort que Nrf2 joue un rôle majeur dans la protection de l’épithélium intestinal contre le stress oxydant.

Le rôle du stress oxydant dans les changements épigénétiques contribuant aux complications du syndrome métabolique.

La méthylation de l'ADN est l'une des modifications épigénétiques au niveau des îlots CpG. Cette modification épigénétique catalysée par les ADN méthyltransférases (DNMTs) consiste en la méthylation du carbone 5' d’une cytosine ce qui aboutit à la formation de 5-méthylcytosine. La méthylation de l'ADN est clairement impliquée dans l'inactivation des gènes et dans l'empreinte génétique. Elle est modulée par la nutrition, en particulier par les donneurs de méthyle et par une restriction protéique. Ces modifications épigénétiques persistent plus tard dans la vie et conduisent au développement de nombreuses pathologies telles que le syndrome métabolique et le diabète de type 2. En fait, de nombreux gènes clés subissent une modification de leur état de méthylation en présence des composants du syndrome métabolique. Cela montre que la méthylation de l'ADN est un processus important dans l'étiologie du syndrome métabolique. Le premier travail de ce doctorat a porté sur la rédaction d’un article de revue qui a examiné le cadre central du syndrome métabolique et analyser le rôle des modifications épigénétiques susceptibles d'influer sur l'apparition du stress oxydant et des complications cardiométaboliques. D’autre part, les cellules intestinales Caco-2/15, qui ont la capacité de se différencier et d’acquérir les caractéristiques physiologiques de l'intestin grêle, ont été utilisées et traitées avec du Fer-Ascorbate pour induire un stress oxydant. Le Fer-Ascorbate a induit une augmentation significative de l’inflammation et de la peroxydation des lipides (malondialdehyde) ainsi que des altérations de de la défense antioxydante (SOD2 et GPx) accompagnées de modifications épigénétiques. De plus, la pré-incubation des cellules avec de la 5-aza-2'-désoxycytidine, un agent de déméthylation et/ou l’antioxydant Trolox a normalisé la défense antioxydante, réduit la peroxydation des lipides et prévenu l'inflammation. Ce premier travail a démontré que les modifications du redox et l’inflammation induites par le Fer-Ascorbate peuvent impliquer des changements épigénétiques, plus particulièrement des changements dans la méthylation de l’ADN. Pour mieux définir l’impact du stress oxydant au niveau nutritionnel, des cochons d’Inde âgés de trois jours ont été séparés en trois groupes : 1) Témoins: alimentation régulière; 2) Nutrition parentérale (NP) 3) H2O2 : Témoins + 350 uM H2O2. Après quatre jours, pour un groupe, les perfusions ont été stoppées et les animaux sacrifiés pour la collecte des foies. Pour l’autre groupe d’animaux, les perfusions ont été arrêtées et les animaux ont eu un accès libre à une alimentation régulière jusqu'à la fin de l’étude, huit semaines plus tard où ils ont été sacrifiés pour la collecte des foies. Ceci a démontré qu’à une semaine de vie, l'activité DNMT et les niveaux de 5'-méthyl-2'-désoxycytidine étaient inférieurs pour les groupes NP et H2O2 par rapport aux témoins. A neuf semaines de vie, l’activité DNMT est restée basse pour le groupe NP alors que les niveaux de 5'-méthyl-2'-désoxycytidine étaient plus faibles pour les groupes NP et H2O2 par rapport aux témoins. Ce travail a démontré que l'administration de NP ou de H2O2, tôt dans la vie, induit une hypométhylation de l'ADN persistante en raison d'une inhibition de l'activité DNMT. Finalement, des souris ayant reçu une diète riche en gras et en sucre (HFHS) ont été utilisées comme modèle in vivo de syndrome métabolique. Les souris ont été nourris soit avec un régime standard chow (témoins), soit avec une diète riche en gras et en sucre (HFHS) ou avec une diète HFHS en combinaison avec du GFT505 (30 mg/kg), un double agoniste de PPARα et de PPARδ, pendant 12 semaines. La diète HFHS était efficace à induire un syndrome métabolique étant donnée l’augmentation du poids corporel, du poids hépatique, des adiposités viscérales et sous-cutanées, de l’insensibilité à l’insuline, des lipides plasmatiques et hépatiques, du stress oxydant et de l’inflammation au niveau du foie. Ces perturbations étaient accompagnées d’une déficience dans l’expression des gènes hépatiques PPARα et PPARγ concomitant avec une hyperméthylation de leurs promoteurs respectifs. L’ajout de GFT505 à la diète HFHS a empêché la plupart des effets cardiométaboliques induits par la diète HFHS via la modulation négative de l’hyperméthylation des promoteurs, résultant en l’augmentation de l’expression des gènes hépatiques PPARα et PPARγ. En conclusion, GFT505 exerce des effets métaboliques positifs en améliorant le syndrome métabolique induit par l'alimentation HFHS via des modifications épigénétiques des gènes PPARs. Ensemble, les travaux de cette thèse ont démontré que le stress oxydant provenant de la nutrition induit d’importants changements épigénétiques pouvant conduire au développement du syndrome métabolique. La nutrition apparait donc comme un facteur crucial dans la prévention de la reprogrammation fœtale et du développement du syndrome métabolique. Puisque les mécanismes suggèrent que le stress oxydant agit principalement sur les métabolites du cycle de la méthionine pour altérer l’épigénétique, une supplémentation en ces molécules ainsi qu’en antioxydants permettrait de restaurer l’équilibre redox et épigénétique.

Stress parental et lien mère-enfant: impact sur le développement de l’enfant âgé d’un an.

Au cours de la grossesse et dans les premières années de vie de l’enfant, plusieurs facteurs externes, tels que le stress maternel ou le lien maternel, peuvent interférer avec son développement et avoir des conséquences à court et à long terme. Bien que le stress maternel périnatal ait souvent été étudié, plusieurs facteurs pré et postnataux potentiellement confondants (comme le stress paternel, la dépression, la prise d’antidépresseurs, etc.) n’ont pas systématiquement été pris en compte. Comparativement à l’attachement de l’enfant (à sa mère), moins de recherches se sont intéressées au lien maternel, en particulier chez des femmes ayant un diagnostic de dépression et/ou d’anxiété et exposées à des antidépresseurs. Notre thèse visait donc à étudier ces deux facteurs et leur association avec le développement du jeune enfant âgé d’un an, dans un contexte où la santé mentale maternelle (présence ou non de troubles psychologiques) et de traitements pharmacologiques associés étaient aussi considérés. Afin d’améliorer le dépistage de retards développementaux, nous avons également évalué l’administration au téléphone de deux instruments de pré-dépistage et dépistage actuellement utilisés. Notre thèse était constituée de quatre phases dont les objectifs étaient: la détermination des propriétés psychométriques de l’échelle de stress perçu de quatre items (en français et en anglais) au sein de la population de femmes enceintes (première étude); évaluer l’effet du stress maternel prénatal et parental postnatal sur le développement de l’enfant âgé d’un an (deuxième étude); estimer l’association entre le lien maternel et le développement de l’enfant âgé d’un an, en stratifiant sur la prise maternelle d’antidépresseurs (troisième étude); et évaluer l’administration au téléphone du ″Ages and Stages Questionnaire″ (ASQ, version de 12 mois) et du ″Revised Pre-screening Denver Questionnaire″(R-PDQ, version de 9-24 mois),deux questionnaires utilisés pour le pré-dépistage et le dépistage du développement infantile (quatrième étude). Ce projet faisait partie d’une plus grande étude, nommée le projet OTIS (The″Organization of Teratology Information Specialists″ Antidepressant in Pregnancy cohort study), qui visait à évaluer l’impact de l’arrêt versus la continuation de la prise d’antidépresseurs au cours de la grossesse sur les comportements maternels et sur le développement de l’enfant âgé de un à trois ans. Ainsi, entre 2006 et 2010, la cohorte prospective OTIS de femmes enceintes a été construite et suivie jusqu’à trois ans postpartum. À partir de 2008, l’évaluation du stress et du lien maternel (thématiques de ce projet de thèse) a été incorporée au projet initial. Aussi, à partir de là, toute femme nouvellement recrutée pour la cohorte OTIS pouvait faire partie des études de cette thèse. Notre population source était composée des femmes enceintes ayant eu recours à un service nord-américain d’information sur les tératogènes ou ayant été suivies à la clinique d'obstétrique et de gynécologie du CHU Ste Justine. Pour être admissibles, les femmes devaient 1) être âgées d’au moins 18 ans, 2) être enceinte d’au maximum 14 semaines (le début de la grossesse étant défini comme étant le premier jour des dernières règles); 3) être exposées à un antidépresseur depuis au moins le premier jour de grossesse (pour le groupe exposé à un antidépresseur), 4) savoir lire et comprendre l’anglais ou le français. Pour les études deux, trois et quatre, les femmes devaient habiter dans un rayon de 250 km autour de Montréal pour recevoir notre visite à domicile, nécessaire à l’évaluation psychométrique du développement infantile. Les pères des enfants ont été recrutés à deux mois postpartum pour évaluer leur stress. Les données ont été collectées par entrevue téléphonique, auto-administration de questionnaires, et évaluation psychométrique du développement infantile. Dans le cadre de cette thèse, les femmes étaient suivies depuis le premier trimestre de grossesse jusqu’à un an postpartum. Les résultats de nos travaux démontrent que le recours à l’échelle de stress perçu de quatre items est une mesure fiable et valide pour mesurer le stress au cours de la grossesse (en recherche ou en clinique). Ensuite, le stress postnatal maternel et paternel serait défavorable au développement moteur et socio-émotionnel de l’enfant d’un an, respectivement. Par contre le stress maternel prénatal favoriserait le développement moteur. Un lien maternel optimal est associé à un meilleur développement socio-émotionnel à un an chez l’enfant, en particulier pour les femmes exposées à des antidépresseurs. Enfin, l’administration au téléphone de l’ASQ et des sous-échelles de langage, de motricité fine et motricité globale du R-PDQ serait une alternative possible au mode auto-administré pour dépister et pré-dépister les retards de développement chez les enfants.