Gait and behavior in an IL1β-mediated model of rat knee arthritis and effects of an IL1 antagonist.

Interleukin-1 beta (IL1β) is a proinflammatory cytokine that mediates arthritic pathologies. Our objectives were to evaluate pain and limb dysfunction resulting from IL1β over-expression in the rat knee and to investigate the ability of local IL1 receptor antagonist (IL1Ra) delivery to reverse-associated pathology. IL1β over-expression was induced in the right knees of 30 Wistar rats via intra-articular injection of rat fibroblasts retrovirally infected with human IL1β cDNA. A subset of animals received a 30 µl intra-articular injection of saline or human IL1Ra on day 1 after cell delivery (0.65 µg/µl hIL1Ra, n = 7 per group). Joint swelling, gait, and sensitivity were investigated over 1 week. On day 8, animals were sacrificed and joints were collected for histological evaluation. Joint inflammation and elevated levels of endogenous IL1β were observed in knees receiving IL1β-infected fibroblasts. Asymmetric gaits favoring the affected limb and heightened mechanical sensitivity (allodynia) reflected a unilateral pathology. Histopathology revealed cartilage loss on the femoral groove and condyle of affected joints. Intra-articular IL1Ra injection failed to restore gait and sensitivity to preoperative levels and did not reduce cartilage degeneration observed in histopathology. Joint swelling and degeneration subsequent to IL1β over-expression is associated limb hypersensitivity and gait compensation. Intra-articular IL1Ra delivery did not result in marked improvement for this model; this may be driven by rapid clearance of administered IL1Ra from the joint space. These results motivate work to further investigate the behavioral consequences of monoarticular arthritis and sustained release drug delivery strategies for the joint space.

IHG-1 amplifies TGF-beta1 signaling and is increased in renal fibrosis

Induced in high glucose-1 (IHG-1) is an evolutionarily conserved gene transcript upregulated by high extracellular glucose concentrations, but its function is unknown. Here, it is reported that the abundance of IHG-1 mRNA is nearly 10-fold higher in microdissected, tubule-rich renal biopsies from patients with diabetic nephropathy compared with control subjects. In the diabetic nephropathy specimens, in situ hybridization localized IHG-1 to tubular epithelial cells along with TGF-beta1 and activated Smad3, suggesting a possible role in the development of tubulointerstitial fibrosis. Supporting this possibility, IHG-1 mRNA and protein expression also increased with unilateral ureteral obstruction. In the HK-2 proximal tubule cell line, overexpression of IHG-1 increased TGF-beta1-stimulated expression of connective tissue growth factor and fibronectin. IHG-1 was found to amplify TGF-beta1-mediated transcriptional activity by increasing and prolonging phosphorylation of Smad3. Conversely, inhibition of endogenous IHG-1 with small interference RNA suppressed transcriptional responses to TGF-beta1. In summary, IHG-1, which increases in diabetic nephropathy, may enhance the actions of TGF-beta1 and contribute to the development of tubulointerstitial fibrosis.

IHG-1 must be localised to mitochondria to decrease Smad7 expression and amplify TGF-β1-induced fibrotic responses

TGF-ß1 is a prototypic profibrotic cytokine and major driver of fibrosis in the kidney and other organs. Induced in high glucose-1 (IHG-1) is a mitochondrial protein which we have recently reported to be associated with renal disease. IHG-1 amplifies responses to TGF-ß1 and regulates mitochondrial biogenesis by stabilising the transcriptional co-activator peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator-1-alpha. Here we report that the mitochondrial localization of IHG-1 is pivotal in amplification of TGF-ß1 signaling. We demonstrate that IHG-1 expression is associated with repression of the endogenous TGF-ß1 inhibitor Smad7. Intriguingly, expression of a non-mitochondrial deletion mutant of IHG-1 (?mts-IHG-1) repressed TGF-ß1 fibrotic signaling in renal epithelial cells. In cells expressing ?mts-IHG-1 fibrotic responses including CCN2/connective tissue growth factor, fibronectin and jagged-1 expression were reduced following stimulation with TGF-ß1. ?mts-IHG-1 modulation of TGF-ß1 signaling was associated with increased Smad7 protein expression. ?mts-IHG-1 modulated TGF-ß1 activity by increasing Smad7 protein expression as it failed to inhibit TGF-ß1 transcriptional responses when endogenous Smad7 expression was knocked down. These data indicate that mitochondria modulate TGF-ß1 signal transduction and that IHG-1 is a key player in this modulation.

Serum Inflammatory Markers and Preeclampsia in Type 1 Diabetes:A prospective study

OBJECTIVE Inflammation and endothelial dysfunction have been associated with the immunobiology of preeclampsia (PE), a significant cause of adverse pregnancy outcomes. The prevalence of PE is elevated several fold in the presence of maternal type 1 diabetes mellitus (T1DM). Although cross-sectional studies of pregnancies among women without diabetes have shown altered inflammatory markers in the presence of PE, longitudinal studies of diabetic women are lacking. In maternal serum samples, we examined the temporal associations of markers of inflammation with the subsequent development of PE in women with T1DM. RESEARCH DESIGN AND METHODS We conducted longitudinal analyses of serum C-reactive protein (CRP), adhesion molecules, and cytokines during the first (mean ± SD, 12.2 ± 1.9 weeks), second (21.6 ± 1.5 weeks), and third (31.5 ± 1.7 weeks) trimesters of pregnancy (visits 1-3, respectively). All study visits took place before the onset of PE. Covariates were BMI, HbA1c, age of onset, duration of diabetes, and mean arterial pressure. RESULTS In women with T1DM who developed PE versus those who remained normotensive, CRP tended to be higher at visits 1 (P = 0.07) and 2 (P = 0.06) and was significantly higher at visit 3 (P <0.05); soluble E-selectin and interferon-?-inducible protein-10 (IP-10) were significantly higher at visit 3; interleukin-1 receptor antagonist (IL-1ra) and eotaxin were higher and lower, respectively, at visit 2 (all P <0.05). These conclusions persisted following adjustment for covariates. CONCLUSIONS In pregnant women with T1DM, elevated CRP, soluble E-selectin, IL-1ra, and IP-10 and lower eotaxin were associated with subsequent PE. The role of inflammatory factors as markers and potential mechanisms of the high prevalence of PE in T1DM merits further investigation.

IHG-1 increases mitochondrial fusion and bioenergetic function

Induced in high glucose-1 (IHG-1) is a conserved mitochondrial protein associated with diabetic nephropathy (DN) that amplifies profibrotic transforming growth factor (TGF)-β1 signaling and increases mitochondrial biogenesis. Here we report that inhibition of endogenous IHG-1 expression results in reduced mitochondrial respiratory capacity, ATP production, and mitochondrial fusion. Conversely, overexpression of IHG-1 leads to increased mitochondrial fusion and also protects cells from reactive oxygen species-induced apoptosis. IHG-1 forms complexes with known mediators of mitochondrial fusion-mitofusins (Mfns) 1 and 2-and enhances the GTP-binding capacity of Mfn2, suggesting that IHG-1 acts as a guanine nucleotide exchange factor. IHG-1 must be localized to mitochondria to interact with Mfn1 and Mfn2, and this interaction is necessary for increased IHG-1-mediated mitochondrial fusion. Together, these findings indicate that IHG-1 is a novel regulator of both mitochondrial dynamics and bioenergetic function and contributes to cell survival following oxidant stress. We propose that in diabetic kidney disease increased IHG-1 expression protects cell viability and enhances the actions of TGF-β, leading to renal proximal tubule dedifferentiation, an important event in the pathogenesis of this devastating condition.

The neutrophil NLRC4 inflammasome selectively promotes IL-1β maturation without pyroptosis during acute Salmonella challenge.

The macrophage NLRC4 inflammasome drives potent innate immune responses against Salmonella by eliciting caspase-1-dependent proinflammatory cytokine production (e.g., interleukin-1β [IL-1β]) and pyroptotic cell death. However, the potential contribution of other cell types to inflammasome-mediated host defense against Salmonella was unclear. Here, we demonstrate that neutrophils, typically viewed as cellular targets of IL-1β, themselves activate the NLRC4 inflammasome during acute Salmonella infection and are a major cell compartment for IL-1β production during acute peritoneal challenge in vivo. Importantly, unlike macrophages, neutrophils do not undergo pyroptosis upon NLRC4 inflammasome activation. The resistance of neutrophils to pyroptotic death is unique among inflammasome-signaling cells so far described and allows neutrophils to sustain IL-1β production at a site of infection without compromising the crucial inflammasome-independent antimicrobial effector functions that would be lost if neutrophils rapidly lysed upon caspase-1 activation. Inflammasome pathway modification in neutrophils thus maximizes host proinflammatory and antimicrobial responses during pathogen challenge.

Analyse fonctionnelle de la polycystine-1 et de son domaine intracellulaire dans le développement de la polykystose rénale autosomique dominante

La polykystose rénale autosomique dominante (PKRAD) est la maladie génétique rénale la plus commune touchant 1/500 personnes. Elle se caractérise principalement par la formation de kystes rénaux dans tous les segments du néphron, entraînant l’insuffisance rénale, et par des manifestations extrarénales kystiques (foie, pancréas, rate) et non-kystiques (anomalies cardiaques, vasculaires et cérébrales). Deux gènes, PKD1 et PKD2, sont responsables de 85 et 15% des cas respectivement. Ces gènes encodent les polycystine-1 (PC-1) et -2 (PC-2) qui forment un complexe à la membrane plasmique et ciliaire des cellules épithéliales rénales. PC-1 est une protéine transmembranaire de 4302 acides aminés possédant un court domaine intracellulaire incluant un motif coiled-coil impliqué dans l’interaction entre PC-1 et PC-2 in-vitro. L’importance du coiled-coil est démontrée par des mutations affectant spécifiquement ce motif chez des patients PKRAD. Le mécanisme pathogénétique responsable de la PKRAD est indéterminé. Chez la souris, la PKRAD se développe suite à l’ablation (Pkd1-/-) ou lors de la surexpression (SBPkd1TAG) de Pkd1, ce qui suggère un effet de dosage. Des anomalies ciliaires sont aussi souvent associées à PKRAD. Mon objectif était de déterminer in-vivo le mécanisme pathogénétique de la polycystine-1 dans le développement des symptômes PKRAD rénaux et extrarénaux et plus spécifiquement, le rôle du motif coiled-coil dans le mécanisme de kystogenèse. Pour ce faire, nous avons généré deux constructions, Pkd1 sauvage (Pkd1TAG) et Pkd1 tronquée de son motif coiled-coil (Pkd1ΔCoiled-coil), par recombinaison homologue à partir du BAC-Pkd1 sauvage comprenant la séquence murine entière de Pkd1. Trois lignées de souris Pkd1TAG générées par microinjection démontrent un niveau d’expression de Pkd1 qui corrèle avec le nombre de copie du transgène (2, 5 et 15 copies). Les souris Pkd1TAG reproduisent la PKRAD en développant des kystes rénaux dans toutes les parties du néphron et des cils primaires plus longs que les contrôles non transgéniques. Les analyses physiologiques supportent que les souris Pkd1TAG développent une insuffisance rénale et démontrent une augmentation du volume urinaire de même qu’une diminution de l’osmolalité, de la créatinine et des protéines urinaires. De plus, les souris Pkd1TAG développent des kystes hépatiques, des anomalies cardiaques associées à des dépôts de calcium et des anévrismes cérébraux. La sévérité du phénotype augmente avec l’expression de Pkd1 appuyant l’hypothèse d’un mécanisme de dosage. Nous avons aussi déterminé que l’expression du transgène Pkd1TAG complémente le phénotype létal-embryonnaire des souris Pkd1-/-. D’autre part, nous avons générés 4 lignées de souris Pkd1ΔCoiled-coil (2 et 15 copies du transgène) dont le nombre de copies corrèle avec le niveau d’expression du transgène. Ces souris Pkd1ΔCoiled-coil, contrairement aux Pkd1TAG de même âge, ne développent pas de kystes et possèdent des cils primaires de longueur normale. Afin d’évaluer le rôle du motif coiled-coil en absence de polycystine-1 endogène, nous avons croisé les souris Pkd1ΔCoiled-coil avec les souris Pkd1-/-. Contrairement aux souris Pkd1-/- qui meurent in-utéro, les souris Pkd1ΔCoiled-coil; Pkd1-/- survivent ~10 à 14 jours après la naissance. Elles démontrent des kystes rénaux et pancréatiques sévères, un retard de croissance et des anomalies pulmonaires. Tous les segments du néphron sont affectés. Mon projet démontre que la surexpression de Pkd1 est un mécanisme pathogénique de la PKRAD tant au niveau rénal qu’extrarénal. De plus, il démontre que le motif coiled-coil est un élément déterminant dans la kystogenèse/PKRAD in-vivo.

Développement de modulateurs allostériques peptidiques inhibiteurs de l’activité des récepteurs de l’interleukine 1 et de la vasopressine

L’approche Module X a été créée dans le but de concevoir de petits peptides modulateurs ayant des propriétés allostériques. Module X reproduit de petites parties des portions extracellulaires flexibles des récepteurs. Ces petits peptides vont interagir en s’interposant entre deux sous unités ou entre deux régions de la même sous-unité qui interagissent par des liens hydrogènes, des ponts salins ou des liens disulfure. Ces régions sont spécialement choisies à l’extérieur du domaine de liaison du ligand orthostérique et sont situées dans les régions inter domaines, la portion juxta membranaire ou dans les boucles. Étant donné que les boucles sont exposées durant les changements de conformation, une séquence peptidique reproduisant certaines régions de ces boucles pourrait s’insérer à un endroit approprié dans la structure où se lier à son partenaire de signalisation dans le complexe protéique, ce qui aurait comme effet de déplacer l’équilibre de l’ensemble vers un état particulier et modulerait ainsi la signalisation. De cette façon, certaines voies de signalisation pourraient être partiellement inhibées tandis que d’autres voies ne seraient pas touchées puisque le ligand orthostérique pourrait toujours se lier au récepteur. Dans une première étude, nous avons conçu des peptides inhibiteurs du récepteur de l’interleukine 1 (IL-1R/IL-1RAcP) plus précisément en reproduisant des régions flexibles de la protéine accessoire, sous-unité signalisatrice du récepteur. IL-1 est un médiateur majeur de l’inflammation, mais le seul antagoniste disponible est l’analogue naturel de IL-1, IL-1Ra qui compétitionne avec IL-1 pour le site de liaison sur le récepteur. Nous avons conçu plusieurs peptides à partir des boucles de la protéine accessoire. Un de ces peptides, rytvela (101.10) a démontré des propriétés de non-compétitivité et de sélectivité fonctionnelle caractéristiques des modulateurs allostériques. 101.10 bloque la prolifération des thymocytes et la synthèse de PGE2 avec un IC50 de 1 nM mais une efficacité de 100 % et 45 % respectivement et ne déplace pas IL-1 radioactif dans des essais de radioliaisons. De plus, 101.10 n’a qu’un effet minime sur l’affinité de IL-1 pour son récepteur. 101.10 démontre, de plus, une activité inhibitrice in vivo dans des modèles d’inflammation de l’intestin chez le rat (efficacité supérieure aux corticostéroïdes et à IL-1Ra) et de dermatite chez la souris de même que dans un modèle d’hyperthermie induite par IL-1. La deuxième étude démontre que Module X peut être utilisé pour concevoir des inhibiteurs pour une autre grande famille de récepteurs : les récepteurs couplés aux protéines G. La vasopressine joue un rôle important dans l’équilibre hydro-osmotique et un moindre rôle dans la vasomotricité. Six peptides ont été conçus à partir de régions juxta membranaires du récepteur de la vasopressine V2R. Le peptide le plus actif, VRQ397 (IC50 = 0,69 nM dans un modèle de vasorelaxation du crémastère), a démontré de la sélectivité fonctionnelle en inhibant la synthèse de prostacycline mais sans inhiber l’activation de la protéine Gs et la génération d’ AMP cyclique. Le peptide VRQ397 ne pouvait déplacer le ligand naturel AVP marqué radioactivement; de même VRQ397 radioactif ne se liait que sur V2R et non pas sur d’autres récepteurs de la même famille tel que V1R (récepteur de la vasopressine de type I). Ces études décrivent la caractérisation de petits peptides modulateurs de la signalisation de IL-1R et V2R et présentant des propriétés de modulateurs allostériques.

Développement de peptidomimétiques antagonistes du récepteur de l’interleukine-1β

Dans ce mémoire, je présente mes études sur la synthèse, la caractérisation et l’évaluation biologique de différentes séries d’analogues du D-heptapeptide appelé 101.10, un modulateur négatif allostérique du récepteur de l’interleukine-1β (IL-1β). Sachant que les peptides ont généralement de faibles propriétés pharmacologiques, le but de ce projet portait sur l’examen des structures nécessaires à la bioactivité, la conformation tridimensionnelle de ces derniers afin d’améliorer la droguabilité du peptide parent. Les stratégies d’optimisation du 101.10 utilisées furent : la coupure N- et C-terminale; la substitution par la proline, α-amino-γ-lactame (Agl), β-amino-γ-lactame (Bgl) et α-amino-β-hydroxy-γ-lactame (Hgl); et la rigidification du squelette à l’aide d’un bicycle, l’indolozidin-2-one (I2aa). Afin de clarifier certaines relations de structure-activité, quelques modifications furent apportées au peptide, incluant l’échange de la thréonine pour la valine, la permutation de la stéréochimie de certains résidus clés ainsi que le remplacement de certaines chaînes latérales par un méthyle. Pour pallier aux difficultés de reproductibilité des résultats avec des échantillons provenant de différentes sources, des études sur l’identité du contre-anion et la pureté du peptide furent conduites. Afin d’évaluer l’effet des modifications sur la conformation aqueuse et l’activité biologique du peptide, des analyses de dichroïsme circulaire et des tests in vitro mesurant l’inhibition de certains effets de l’IL-1β furent effectués. Ces essais cellulaires comportaient l’inhibition de la prolifération de cellules immunes et de l’activation des voies de signalisation inflammatoires du facteur nucléaire κB (NF-κB) et de la protéine kinase activée par mitogène (MAPK), toutes deux stimulées par l’IL-1β. La compilation de ces données a permis de déceler certaines tendances entre la structure, la conformation et l’activité anti-IL-1β des peptidomimétiques.

ApoB et résistance à l'insuline : association avec l'activation du système IL-1β

INTRODUCTION : Il a été démontré que le nombre de lipoprotéines apolipoprotéine B (apoB) est un prédicteur du développement du diabète de type 2 (DT2), mais le mécanisme est inconnu. La résistance à l'insuline (RI) et l'hyperinsulinémie compensatoire (HI) entraînent l’épuisement des cellules β et la progression vers le DT2. De plus, l'activation du système de l'interleukine -1β (IL- 1β) est impliquée dans la pathophysiologie du DT2. Notre objectif était donc d'étudier si l’apoB est associé à la RI et à l’HI chez les humains et si cette corrélation est médiée par l’activation du système IL-1β. MÉTHODOLOGIE : 47 femmes ménopausées, non diabétiques, obèses ou en surpoids et 28 hommes, âgés de 45 à 74 ans ont été recrutés. La sécrétion d'insuline (SI) et la sensibilité à l'insuline ont été mesurées par un clamp Botnia modifié. La 1ère et 2ème phase de SI furent mesurées lors d'un test de tolérance au glucose intraveineux (IVGTT) d’une heure, suivi d’un clamp hyperinsulinémique euglycémique (HEIC) de 3 heures (taux de perfusion d'insuline de 75 mU/m2/min) pour mesurer la sensibilité à l'insuline lors des 30 dernières minutes du clamp (état d'équilibre). La sensibilité à l'insuline est exprimée comme étant le taux de perfusion de glucose (GIR) seul ou divisé par le taux d’insuline à l’état d’équilibre (M/I). RÉSULTATS : Chez les femmes, l’apoB à jeun corrélait avec une augmentation de la 2e phase de SI, la SI totale et la sécrétion totale de C-peptide (r=0,202; r=0,168; r=0,204) et avec une diminution de la sensibilité à l'insuline (GIR r=-0,299; M/I r=-0,180) indépendamment de l'adiposité. L’IL-1Ra à jeun (indicateur de l’activation du système IL-1β) corrélait positivement avec la 2e phase, la SI totale et la sécrétion totale de C-peptide (r=0,217; r=0,154; r=0,198) et négativement avec la sensibilité à l'insuline (GIR r=-0,304; M/I r=-0,214). L’IL-1Ra était également corrélée avec l'apoB (r=0,352). Une fois corrigé pour l'IL-1Ra, toutes les associations entre l'apoB et les indices de sensibilité à l'insuline et de SI ont été perdues. Malgré des glycémies similaires, il n’y avait pas de corrélation de l’apoB avec les indices mesurés chez les hommes. CONCLUSION : L’apoB est associé à l’HI et la RI chez les femmes non diabétiques obèses et en surpoids, potentiellement via l'activation du système IL-1β. Ces différences sexuelles doivent être prises en compte dans l'exploration de la physiopathologie du DT2.

Rôle de l’enzyme PAS kinase dans la régulation du facteur de transcription PDX-1 dans la cellule bêta pancréatique.

Le diabète de type 2 (DT2) se caractérise par une production insuffisante d'insuline par le pancréas ainsi qu'une résistance des tissus périphériques à l'action de l'insuline. Dans les cellules bêta pancréatiques, le glucose stimule la production de l'insuline en induisant la transcription de son gène et la traduction ainsi que la sécrétion de sa protéine. Paradoxalement, une exposition prolongée et simultanée de ces cellules à de hautes concentrations de glucose en présence d'acides gras conduit à la détérioration de la fonction bêta pancréatique et au développement du DT2. Toutefois, les mécanismes moléculaires responsables de ces effets du glucose ne sont que partiellement connus. L'objectif du travail décrit dans cette thèse est d'identifier les mécanismes responsables de la régulation de la transcription du gène de l'insuline. PDX-1 (de l’anglais pour pancreatic and duodenal homeobox 1) est un facteur de transcription majeur et essentiel tant pour le développement du pancréas que pour le maintien de sa fonction à l'état adulte. En réponse au glucose, PDX-1 se lie au promoteur du gène de l'insuline et induit sa transcription. Ceci est inhibé par l'acide gras palmitate. Dans la première partie des travaux effectués dans le cadre de cette thèse, nous avons identifié deux mécanismes de régulation de la transcription du gène de l'insuline: le premier via ERK1/2 (de l'anglais pour extracellular-signal-regulated protein kinases 1 and 2) et le second par l’enzyme PASK (pour per-arnt-sim kinase). Nous avons également mis en évidence l'existence d'un troisième mécanisme impliquant l'inhibition de l'expression du facteur de transcription MafA par le palmitate. Nos travaux indiquent que la contribution de la signalisation via PASK est majeure. L'expression de PASK est augmentée par le glucose et inhibée par le palmitate. Sa surexpression dans les cellules MIN6 et les îlots isolés de rats, mime les effets du glucose sur l'expression du gène de l'insuline ainsi que sur l'expression de PDX-1 et prévient les effets délétères du palmitate. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons identifié un nouveau mécanisme par lequel PASK augmente la stabilité protéique de PDX-1, soit via la phosphorylation et l'inactivation de la protéine kinase GSK3 bêta (de l'anglais pour glycogen synthase kinase 3 beta). Le glucose induit la translocation de PDX-1 du cytoplasme vers le noyau, ce qui est essentiel à sa liaison au promoteur de ses gènes cibles. L'exclusion nucléaire de PDX-1 a été observée dans plusieurs modèles ex vivo et in vivo de dysfonction de la cellule bêta pancréatique. Dans le dernier volet de cette thèse, nous avons démontré l'importance de l'utilisation de cellules primaires (îlots isolés et dispersés) pour étudier la translocation nucléaire de PDX-1 endogène étant donné que ce mode de régulation est absent dans les lignées insulino-sécrétrices MIN6 et HIT-T15. Ces études nous ont permis d'identifier et de mieux comprendre les mécanismes régulant la transcription du gène de l'insuline via le facteur de transcription PDX-1. Les cibles moléculaires ainsi identifiées pourraient contribuer au développement de nouvelles approches thérapeutiques pour le traitement du diabète de type 2. Mots-clés : Diabète, îlots de Langerhans, cellule bêta pancréatique, gène de l'insuline, PDX-1, PASK, GSK3 bêta, ERK1/2, PKB, glucose, palmitate.

Role of histone methylation in the regulation of COX-2, iNOS, and mPGES-1 gene expression in human chondrocytes: Implication for Osteoarthritis

L'arthrose (OA) est une maladie articulaire dégénérative, classée comme la forme la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée par la dégénérescence du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale, et le remodelage de l’os sous-chondral. Ces changements structurels et fonctionnels sont dues à de nombreux facteurs. Les cytokines, les prostaglandines (PG), et les espèces réactives de l'oxygène sont les principaux médiateurs impliqués dans la pathophysiologie de l'OA. L'interleukine-1β (IL-1β) est une cytokine pro-inflammatoire majeure qui joue un rôle crucial dans l'OA. L'IL-1β induit l'expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2), la microsomale prostaglandine E synthase-1 (mPGES-1), la synthase inductible de l'oxyde nitrique (iNOS), ainsi que leurs produits la prostaglandine E2 (PGE2) et l'oxyde nitrique (NO). Ce sont des médiateurs essentiels de la réponse inflammatoire au cours de l'OA qui contribuent aux mécanismes des douleurs, de gonflement, et de destruction des tissus articulaires. Les modifications épigénétiques jouent un rôle très important dans la régulation de l’expression de ces gènes pro-inflammatoires. Parmi ces modifications, la méthylation/ déméthylation des histones joue un rôle critique dans la régulation des gènes. La méthylation/ déméthylation des histones est médiée par deux types d'enzymes: les histones méthyltransférases (HMT) et les histones déméthylases (HDM) qui favorisent l’activation et/ou la répression de la transcription. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’expression des gènes de la COX-2, la mPGES-1, et l’iNOS. L'objectif de cette étude est de déterminer si la méthylation/déméthylation des histones contribute à la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS dans des chondrocytes OA humains induits par l'IL-1β. Nous avons montré que la méthylation de la lysine K4 de l'histone H3 (H3K4) par SET-1A contribue à l’activation des gènes COX-2 et iNOS dans les chondrocytes humains OA induite par l'IL-1β. Nous avons également montré que la lysine K9 de l’histone H3 (H3K9) est déméthylée par LSD1, et que cette déméthylation contribue à l’expression de la mPGES-1 induite par IL-1β dans les chondrocytes humains OA. Nous avons aussi trouvé que les niveaux d'expression des enzymes SET-1A et LSD1 sont élevés au niveau du cartilage OA. Nos résultats montrent, pour la première fois, l'implication de la méthylation/ déméthylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS. Ces données suggèrent que ces mécanismes pourraient être une cible potentielle pour une intervention pharmacologique dans le traitement de la physiopathologie de l'OA.

Neurokinin-B transcription in erythroid cells - Direct activation by the hematopoietic transcription factor GATA-1

The GATA family of transcription factors establishes genetic networks that control developmental processes including hematopoiesis, vasculogenesis, and cardiogenesis. We found that GATA-1 strongly activates transcription of the Tac-2 gene, which encodes proneurokinin-B, a precursor of neurokinin-B (NK-B). Neurokinins function through G protein-coupled transmembrane receptors to mediate diverse physiological responses including pain perception and the control of vascular tone. Whereas an elevated level of NK-B was implicated in pregnancy-associated pre-eclampsia ( Page, N. M., Woods, R. J., Gardiner, S. M., Lomthaisong, K., Gladwell, R. T., Butlin, D. J., Manyonda, I. T., and Lowry, P. J. ( 2000) Nature 405, 797 - 800), the regulation of NK-B synthesis and function are poorly understood. Tac-2 was expressed in normal murine erythroid cells and was induced upon ex vivo erythropoiesis. An estrogen receptor fusion to GATA-1 (ER-GATA-1) and endogenous GATA-1 both occupied a region of Tac-2 intron-7, which contains two conserved GATA motifs. Genetic complementation analysis in GATA-1-null G1E cells revealed that endogenous GATA-2 occupied the same region of intron-7, and expression of ER-GATA-1 displaced GATA-2 and activated Tac-2 transcription. Erythroid cells did not express neurokinin receptors, whereas aortic and yolk sac endothelial cells differentially expressed neurokinin receptor subtypes. Since NK-B induced cAMP accumulation in yolk sac endothelial cells, these results suggest a new mode of vascular regulation in which GATA-1 controls NK-B synthesis in erythroid cells.

Low level laser therapy (LLLT) decreases pulmonary microvascular leakage, neutrophil influx and IL-1 beta levels in airway and lung from rat subjected to LPS-induced inflammation

Background and Objective. Low level laser therapy (LLLT) is a known anti-inflammatory therapy. Herein we studied the effect of LLLT on lung permeability and the IL-1 beta level in LPS-induced pulmonary inflammation. Study Design/Methodology. Rats were divided into 12 groups (n = 7 for each group). Lung permeability was measured by quantifying extravasated albumin concentration in lung homogenate, inflammatory cells influx was determined by myeloperoxidase activity, IL-1P in BAL was determined by ELISA and IL-1P mRNA expression in trachea was evaluated by RT-PCR. The rats were irradiated on the skin over the upper bronchus at the site of tracheotomy after LPS. Results. LLLT attenuated lung permeability. In addition, there was reduced neutrophil influx, myeloperoxidase activity and both IL-1 beta in BAL and IL-1 beta mRNA expression in trachea obtained from animals subjected to LPS-induced inflammation. Conclusion. LLLT reduced the lung permeability by a mechanism in which the IL-1 beta seems to have an important role.

Biodritin microencapsulated human islets of langerhans and their potential for type 1 diabetes mellitus therapy

Background. Microencapsulation of pancreatic islets with polymeric compounds constitutes an attractive alternative therapy for type 1 diabetes mellitus. The major limiting factor is the availability of a biocompatible and mechanically stable polymer. We investigated the potential of Biodritin, a novel polymer constituted of alginate and chondroitin sulfate, for islet microencapsulation. Methods. Biodritin microcapsules were obtained using an air jet droplet generator and gelated with barium or calcium chloride. Microencapsulated rat insulinoma RINm5F cells were tested for viability using the [3-(4,5-dimetyl-thiazol-2-yl)-2,5-diphenyl-tetrazoliumbromide] [MTT] colorimetric assay. Microencapsulated rat pancreatic islets were coincubated with macrophages derived from mouse peritoneal liquid to assess the immunomodulatory potential of the microcapsules, using quantitative real time-PCR (qPCR). Biodritin biocompatibility was demonstrated by subcutaneous injection of empty microcapsules into immunocompetent Wistar rats. Insulin secretion by microencapsulated human pancreatic islets was evaluated using an electrochemoluminescent assay. Microencapsulated human islets transplanted into chemically induced diabetic mice were monitored for reversal of hyperglycemia. Results. The metabolic activity of microencapsulated RINm5F cells persisted for at least 15 days. Interleukin-1 beta expression by macrophages was observed during coculture with islets microencapsulated with Biodritin-CaCl2, but not with Biodritin-BaCl2. No statistical difference in glucose-stimulated insulin secretion was observed between nonencapsulated and microencapsulated islets. Upon microencapsulated islet transplantation, the blood glucose level of diabetic mice normalized; they remained euglycemic for at least 60 days, displaying normal oral glucose tolerance tests. Conclusion. This study demonstrated that Biodritin can be used for islet microencapsulation and reversal of diabetes; however, further investigations are required to assess its potential for long-term transplantation.