The complement inhibitor low molecular weight dextran sulfate prevents TLR4-induced phenotypic and functional maturation of human dendritic cells.

Low molecular weight dextran sulfate (DXS) has been reported to inhibit the classical, alternative pathway as well as the mannan-binding lectin pathway of the complement system. Furthermore, it acts as an endothelial cell protectant inhibiting complement-mediated endothelial cell damage. Endothelial cells are covered with a layer of heparan sulfate (HS), which is rapidly released under conditions of inflammation and tissue injury. Soluble HS induces maturation of dendritic cells (DC) via TLR4. In this study, we show the inhibitory effect of DXS on human DC maturation. DXS significantly prevents phenotypic maturation of monocyte-derived DC and peripheral myeloid DC by inhibiting the up-regulation of CD40, CD80, CD83, CD86, ICAM-1, and HLA-DR and down-regulates DC-SIGN in response to HS or exogenous TLR ligands. DXS also inhibits the functional maturation of DC as demonstrated by reduced T cell proliferation, and strongly impairs secretion of the proinflammatory mediators IL-1beta, IL-6, IL-12p70, and TNF-alpha. Exposure to DXS leads to a reduced production of the complement component C1q and a decreased phagocytic activity, whereas C3 secretion is increased. Moreover, DXS was found to inhibit phosphorylation of IkappaB-alpha and activation of NF-kappaB. These findings suggest that DXS prevents TLR-induced maturation of human DC and may therefore be a useful reagent to impede the link between innate and adaptive immunity.

Heparan sulfate 6-O-sulfotransferase 1, a gene involved in extracellular sugar modifications, is mutated in patients with idiopathic hypogonadotrophic hypogonadism.

Neuronal development is the result of a multitude of neural migrations, which require extensive cell-cell communication. These processes are modulated by extracellular matrix components, such as heparan sulfate (HS) polysaccharides. HS is molecularly complex as a result of nonrandom modifications of the sugar moieties, including sulfations in specific positions. We report here mutations in HS 6-O-sulfotransferase 1 (HS6ST1) in families with idiopathic hypogonadotropic hypogonadism (IHH). IHH manifests as incomplete or absent puberty and infertility as a result of defects in gonadotropin-releasing hormone neuron development or function. IHH-associated HS6ST1 mutations display reduced activity in vitro and in vivo, suggesting that HS6ST1 and the complex modifications of extracellular sugars are critical for normal development in humans. Genetic experiments in Caenorhabditis elegans reveal that HS cell-specifically regulates neural branching in vivo in concert with other IHH-associated genes, including kal-1, the FGF receptor, and FGF. These findings are consistent with a model in which KAL1 can act as a modulatory coligand with FGF to activate the FGF receptor in an HS-dependent manner.

Uncovering a role for micro-RNAs in sleep homeostasis and energy metabolism

Micro-RNAs (miRNAs) are key, post-transcriptional regulators of gene expression and have been implicated in almost every cellular process investigated thus far. However, their role in sleep, in particular the homeostatic aspect of sleep control, has received little attention. We here assessed the effects of sleep deprivation on the brain miRNA transcriptome in the mouse. Sleep deprivation affected miRNA expression in a brain-region specific manner. The forebrain expression of the miRNA miR-709 was affected the most and in situ analyses confirmed its robust increase throughout the brain, especially in the cerebral cortex and the hippocampus. The hippocampus was a major target of the sleep deprivation affecting 37 miRNAs compared to 52 in the whole forebrain. Moreover, independent from the sleep deprivation condition, miRNA expression was highly region-specific with 45% of all expressed miRNAs showing higher expression in hippocampus and 55% in cortex. Next we demonstrated that down-regulation of miRNAs in Com/c2o-expressing neurons of adult mice, through a conditional and inducible Dicer knockout mice model (cKO), results in an altered homeostatic response after sleep deprivation eight weeks following the tamoxifen-induced recombination. Dicer cKO mice showed a larger increase in the electro-encephalographic (EEG) marker of sleep pressure, EEG delta power, and a reduced Rapid Eye Movement sleep rebound, compared to controls, highlighting a functional role of miRNAs in sleep homeostasis. Beside a sleep phenotype, Dicer cKO mice developed an unexpected, severe obesity phenotype associated with hyperphagia and altered metabolism. Even more surprisingly, after reaching maximum body weight 5 weeks after tamoxifen injection, obese cKO mice spontaneously started losing weight as rapidly as it was gained. Brain transcriptome analyses in obese mice identified several obesity-related pathways (e.g. leptin, somatostatin, and nemo-like kinase signaling), as well as genes involved in feeding and appetite (e.g. Pmch, Neurotensin). A gene cluster with anti-correlated expression in the cerebral cortex of post-obese compared to obese mice was enriched for synaptic plasticity pathways. While other studies have identified a role for miRNAs in obesity, we here present a unique model that allows for the study of processes involved in reversing obesity. Moreover, our study identified the cortex as a brain area important for body weight homeostasis. Together, these observations strongly suggest a role for miRNAs in the maintenance of homeostatic processes in the mouse, and support the hypothesis of a tight relationship between sleep and metabolism at a molecular - Les micro-ARNS (miARNs) sont des régulateurs post-transcriptionnels de l'expression des gènes, impliqués dans la quasi-totalité des processus cellulaires. Cependant, leur rôle dans la régulation du sommeil, et en particulier dans le maintien de l'homéostasie du sommeil, n'a reçu que très peu d'attention jusqu'à présent. Dans cette étude, nous avons étudié les conséquences d'une privation de sommeil sur l'expression cérébrale des miARNs chez la souris, et observé des changements dans l'expression de nombreux miARNs. Dans le cerveau antérieur, miR-709 est le miARN le plus affecté par la perte de sommeil, en particulier dans le cortex cérébral et l'hippocampe. L'hippocampe est la région la plus touchée avec 37 miARNs changés comparés à 52 dans le cerveau entier. Par ailleurs, indépendamment de la privation de sommeil, certains miARNs sont spécifiquement enrichis dans certaines aires cérébrales, 45% des miARNs étant surexprimés dans l'hippocampe contre 55% dans le cortex. Dans une seconde étude, nous avons observé que la délétion de DICER, enzyme essentielle à la biosynthèse des miARNs, et la perte subséquente des miARNs dans les neurones exprimant la protéine CAMK2a altère la réponse homéostatique à une privation de sommeil, 8 semaines après l'induction de la recombinaison génétique par le tamoxifen. Les souris sans Dicer (cKO) ont une plus large augmentation de l'EEG delta power, le principal marqueur électro-encéphalographique du besoin de sommeil, comparée aux contrôles, ainsi qu'un rebond en sommeil paradoxal plus petit. De façon surprenante, les souris Dicer cKO développent une obésité rapide, sévère et transitoire, associée à de l'hyperphagie et une altération de leur métabolisme énergétique. Après avoir atteint un pic maximal d'obésité, les souris cKO entrent spontanément dans une période de perte de poids rapide. L'analyse du transcriptome cérébral des souris obèses nous a permis d'identifier des voies associées à l'obésité (leptine, somatostatine et nemo-like kinase), et à la prise alimentaire (Pmch, Neurotensin), tandis que celui des souris post-obèses a révélé un groupe de gènes liés à la plasticité synaptique. Au-delà des nombreux modèles d'obésité existant chez la souris, notre étude présente un modèle unique permettant d'étudier les mécanismes sous-jacent la perte de poids. De plus, nous avons mis en évidence un rôle important du cortex cérébral dans le maintien de la balance énergétique. En conclusion, toutes ces observations soutiennent l'idée que les miARNs sont des régulateurs cruciaux dans le maintien des processus homéostatiques et confortent l'hypothèse d'une étroite relation moléculaire entre le sommeil et le métabolisme.

Glut9 is a major regulator of urate homeostasis and its genetic inactivation induces hyperuricosuria and urate nephropathy.

Elevated plasma urate levels are associated with metabolic, cardiovascular, and renal diseases. Urate may also form crystals, which can be deposited in joints causing gout and in kidney tubules inducing nephrolithiasis. In mice, plasma urate levels are controlled by hepatic breakdown, as well as, by incompletely understood renal processes of reabsorption and secretion. Here, we investigated the role of the recently identified urate transporter, Glut9, in the physiological control of urate homeostasis using mice with systemic or liver-specific inactivation of the Glut9 gene. We show that Glut9 is expressed in the basolateral membrane of hepatocytes and in both apical and basolateral membranes of the distal nephron. Mice with systemic knockout of Glut9 display moderate hyperuricemia, massive hyperuricosuria, and an early-onset nephropathy, characterized by obstructive lithiasis, tubulointerstitial inflammation, and progressive inflammatory fibrosis of the cortex, as well as, mild renal insufficiency. In contrast, liver-specific inactivation of the Glut9 gene in adult mice leads to severe hyperuricemia and hyperuricosuria, in the absence of urate nephropathy or any structural abnormality of the kidney. Together, our data show that Glut9 plays a major role in urate homeostasis by its dual role in urate handling in the kidney and uptake in the liver.

Neuro-developmental follow-up of neonates treated with magnesium sulfate for persistent pulmonary hypertension

Rapport de synthèse : DEVENIR NEURO-DEVELOPPEMENTAL DE NOUVEAU-NES TRAITES PAR DU SULFATE DE MAGNESIUM POUR UNE HYPERTENSION PULMONAIRE PERSISTANTE L'hypertension pulmonaire persistante du nouveau-né (HTPP) est un trouble de l'adaptation post-natale de la circulation pulmonaire caractérisé par une défaillance de la diminution normale des résistances vasculaires pulmonaires, accompagné d'un shunt droite-gauche, résultant en une hypoxémie profonde. C'est une pathologie sévère nécessitant des soins intensifs avec un risque augmenté de handicaps neurologiques chez les survivants. Le traitement de l'HTPP du nouveau-né inclut une ventilation mécanique ainsi que différents agents pharmacologiques pour dilater les vaisseaux pulmonaires, dont le sulfate de magnésium (MgSO4) à hautes doses par voie intraveineuse et le monoxyde d'azote par voie inhalée (iN0). Le MgSO4 est une alternative thérapeutique de l'HTPP du nouveau-né avec peu d'effets secondaires et une mortalité basse. Il a aussi été démontré que le MgSO4 est un traitement de l'HTPP du nouveau-né autant efficace que le iN0 et moins coüteux. Des études sur le suivi neuro-développemental de nouveau-nés avec HTPP traités selon différentes méthodes ont été publiées reportant des taux élevés de handicaps majeurs et mineurs. Plus récemment, des études de suivi après traitement par iN0 ont montré des taux plus bas qu'avec des traitements antérieurs. Le devenir neuro-développemental àlong terme d'enfants traités avec du MgSO4 n'a pas été documenté. Le but de cette étude est de décrire le développement des enfants qui ont présenté une HTPP traitée seulement avec du MgS04, de reporter l'incidence de handicaps majeurs et mineurs, et de les comparer à un groupe contrôle d'enfants sains du même âge ainsi qu'aux données de la littérature. La population consiste en 33 nouveau-nés traités pour une HTPP avec seulement du MgSO4 (groupe étude) et 32 nouveau-nés à terme sains (groupe contrôle). Un suivi neurodéveloppemental standardisé et approfondi a été effectué aux âges clés de 18 mois et 5 ans. Les taux de handicaps majeurs à 18 mois et 5 ans dans le groupe étude étaient de 6% et 11,4% respectivement, et de 0% aux deux âges dans le groupe contrôle. Les taux de handicaps mineurs aux mêmes âges étaient de 3% et 26,9% pour le groupe étude, et de 0% et 26,1% pour le groupe contrôle. Les quotients développementaux moyens à 18 mois étaient de 106,6 (DS 1,6) dans le groupe étude et de 118,3 (DS 1,0) dans le groupe contrôle (P < 0,001). L'index général intellectuel en âge préscolaire était de 112.6 (DS 3.7), respectivement de 119.3 (DS 3.1 ), sans différence significative entre les deux groupes. A 18 mois, les taux de handicaps majeurs et mineurs dans les groupes études et contrôle étaient de 6% et 3%. Dans la littérature, des taux entre 0% et 33% ont été décrits. A cet âge, il y avait une différence significative pour tous les scores du test de Griffiths, mëme en tenant compte du status socio-économique de la famille. Ceci suggère un léger retard du développement global et non une altération spécifique. Ces différences n'étaient plus significatives en âge préscolaire, suggérant un rattrapage développemental. Le taux de handicaps majeurs en âge préscolaire pour le groupe étude était de 11.5%, sans aucune infirmité motrice cérébrale. Ces résultats correspondent à ceux d'études de suivi après d'autres traitements jusqu'à l'âge de 24 mois avec des taux variant de 0% à 15%. Le taux de handicaps mineurs était de 26.9% dans le groupe étude et de 26.1% dans le groupe contrôle, sans différence significative entre les deux groupes. L'incidence de handicaps mineurs dans le groupe étude était plutôt élevée en comparaison aux données de la littérature (6 à 22% à 6 ans). Une explication possible est que nous avons considéré des problèmes de langage et de comportement comme handicaps mineurs. Ceci suggère une différence méthodologique et non une plus mauvaise issue dans nos deux groupes. Les évaluations cognitives des enfants des deux groupes se trouvaient dans la norme, ce qui est aussi le cas dans la littérature. En conclusion, cette étude longitudinale non randomisée d'enfants traités avec du MgSO4 seul pour une HTPP sévère ne montre pas de conséquences sur le devenir neuro-développemental à long terme. Cette étude le démontre pour la première fois. Malgré le fait que iN0 soit le traitement actuellement recommandé pour l'HTPP du nopuveau-né, le MgSO4 reste largement utilisé, en particulier dans des pays en voie de développement. L'absence de complications neuro-développementales majeures à long terme permet de considérer l'administration du MgSO4 pour le traitement de l'HTPP du nouveau-né en cas de non réponse ou d'inaccessibilité au iNO.

Nuclear hormone receptors and mouse skin homeostasis: implication of PPARbeta.

PPARbeta is expressed in the mouse epidermis during fetal development, and progressively disappears from the interfollicular epidermis after birth. Interestingly, its expression is strongly reactivated in the adult epidermis in conditions where keratinocyte proliferation is induced and during wound healing. Data obtained on PPARbeta heterozygous mice reveal that PPARbeta is implicated in the control of keratinocyte proliferation and is necessary for rapid healing of a skin wound.

A non-circadian role for clock-genes in sleep homeostasis: a strain comparison.

BACKGROUND: We have previously reported that the expression of circadian clock-genes increases in the cerebral cortex after sleep deprivation (SD) and that the sleep rebound following SD is attenuated in mice deficient for one or more clock-genes. We hypothesized that besides generating circadian rhythms, clock-genes also play a role in the homeostatic regulation of sleep. Here we follow the time course of the forebrain changes in the expression of the clock-genes period (per)-1, per2, and of the clock-controlled gene albumin D-binding protein (dbp) during a 6 h SD and subsequent recovery sleep in three inbred strains of mice for which the homeostatic sleep rebound following SD differs. We reasoned that if clock genes are functionally implicated in sleep homeostasis then the SD-induced changes in gene expression should vary according to the genotypic differences in the sleep rebound. RESULTS: In all three strains per expression was increased when animals were kept awake but the rate of increase during the SD as well as the relative increase in per after 6 h SD were highest in the strain for which the sleep rebound was smallest; i.e., DBA/2J (D2). Moreover, whereas in the other two strains per1 and per2 reverted to control levels with recovery sleep, per2 expression specifically, remained elevated in D2 mice. dbp expression increased during the light period both during baseline and during SD although levels were reduced during the latter condition compared to baseline. In contrast to per2, dbp expression reverted to control levels with recovery sleep in D2 only, whereas in the two other strains expression remained decreased. CONCLUSION: These findings support and extend our previous findings that clock genes in the forebrain are implicated in the homeostatic regulation of sleep and suggest that sustained, high levels of per2 expression may negatively impact recovery sleep.

TREM-1 deficiency can attenuate disease severity without affecting pathogen clearance.

Triggering receptor expressed on myeloid cells-1 (TREM-1) is a potent amplifier of pro-inflammatory innate immune reactions. While TREM-1-amplified responses likely aid an improved detection and elimination of pathogens, excessive production of cytokines and oxygen radicals can also severely harm the host. Studies addressing the pathogenic role of TREM-1 during endotoxin-induced shock or microbial sepsis have so far mostly relied on the administration of TREM-1 fusion proteins or peptides representing part of the extracellular domain of TREM-1. However, binding of these agents to the yet unidentified TREM-1 ligand could also impact signaling through alternative receptors. More importantly, controversial results have been obtained regarding the requirement of TREM-1 for microbial control. To unambiguously investigate the role of TREM-1 in homeostasis and disease, we have generated mice deficient in Trem1. Trem1(-/-) mice are viable, fertile and show no altered hematopoietic compartment. In CD4(+) T cell- and dextran sodium sulfate-induced models of colitis, Trem1(-/-) mice displayed significantly attenuated disease that was associated with reduced inflammatory infiltrates and diminished expression of pro-inflammatory cytokines. Trem1(-/-) mice also exhibited reduced neutrophilic infiltration and decreased lesion size upon infection with Leishmania major. Furthermore, reduced morbidity was observed for influenza virus-infected Trem1(-/-) mice. Importantly, while immune-associated pathologies were significantly reduced, Trem1(-/-) mice were equally capable of controlling infections with L. major, influenza virus, but also Legionella pneumophila as Trem1(+/+) controls. Our results not only demonstrate an unanticipated pathogenic impact of TREM-1 during a viral and parasitic infection, but also indicate that therapeutic blocking of TREM-1 in distinct inflammatory disorders holds considerable promise by blunting excessive inflammation while preserving the capacity for microbial control.

Colitis induced in mice with dextran sulfate sodium (DSS) is mediated by the NLRP3 inflammasome.

BACKGROUND: The proinflammatory cytokines interleukin 1beta (IL-1beta) and IL-18 are central players in the pathogenesis of inflammatory bowel disease (IBD). In response to a variety of microbial components and crystalline substances, both cytokines are processed via the caspase-1-activating multiprotein complex, the NLRP3 inflammasome. Here, the role of the NLRP3 inflammasome in experimental colitis induced by dextran sodium sulfate (DSS) was examined. METHODS: IL-1beta production in response to DSS was studied in macrophages of wild-type, caspase-1(-/-), NLRP3(-/-), ASC(-/-), cathepsin B(-/-) or cathepsin L(-/-) mice. Colitis was induced in C57BL/6 and NLRP3(-/-) mice by oral DSS administration. A clinical disease activity score was evaluated daily. Histological colitis severity and expression of cytokines were determined in colonic tissue. RESULTS: Macrophages incubated with DSS in vitro secreted high levels of IL-1beta in a caspase-1-dependent manner. IL-1beta secretion was abrogated in macrophages lacking NLRP3, ASC or caspase-1, indicating that DSS activates caspase-1 via the NLRP3 inflammasome. Moreover, IL-1beta secretion was dependent on phagocytosis, lysosomal maturation, cathepsin B and L, and reactive oxygen species (ROS). After oral administration of DSS, NLRP3(-/-) mice developed a less severe colitis than wild-type mice and produced lower levels of proinflammatory cytokines in colonic tissue. Pharmacological inhibition of caspase-1 with pralnacasan achieved a level of mucosal protection comparable with NLRP3 deficiency. CONCLUSIONS: The NLRP3 inflammasome was identified as a critical mechanism of intestinal inflammation in the DSS colitis model. The NLRP3 inflammasome may serve as a potential target for the development of novel therapeutics for patients with IBD.