Modulation de l'expression de Sirt-1 induite par l'endothéline-1 dans les cellules musculaires lisses vasculaires

Au cours des maladies cardiovasculaires (MCV), il peut se produire divers problèmes de santé, telle que l’insuffisance cardiaque ou encore l’HTA. Ces phénomènes se caractérisent, entre autres, par une augmentation de synthèse d’endotheline-1 (ET-1), un neuropeptide synthétisé par les cellules endothéliales ayant un effet vasoconstricteur sur les cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Ainsi, la surexpression de ce vasopeptide, mène à terme, au maintien de l’HTA aggravée des sujets, précédée ou concomitante à l’athérosclérose ou à la resténose, cliniquement illustrées par une prolifération et une migration anormale des CMLV de la media vers l’intima des vaisseaux sanguins. Parallèlement, il a été observé que la protéine sirtuine-1 (Sirt-1), membre de la famille des protéines histones déacétylases (HDAC), présente des propriétés anti-athérosclérotiques par sa capacité d’atténuer la prolifération et la migration des CMLV. Des travaux récents ont aussi montré qu’au cours de l’HTA la protéine Sirt-1 est faiblement exprimée dans les CMLV. Son implication dans le développement des pathologies vasculaires semble apparente, mais des études demeurent nécessaires pour décrire son rôle exact dans la pathogenèse des MCV. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’observer la variation d’expression de Sirt-1 dans les CMLV, isolées de l’aorte ascendante de rat, en réponse à l’ET-1. On a remarqué qu’une heure de stimulation des CMLV avec l’ET-1 induit une diminution de l’expression de Sirt-1 via l’activation des récepteurs ETA. Ces résultats suggèrent que la capacité d’ET-1 à atténuer l’expression de Sirt-1 serait un éventuel mécanisme d’action avec des effets favorisant les MCV.

Études du remodelage vasculaire utérin durant la grossesse : caractérisation du rôle de l’œstrogène et de son action vasorelaxante

La grossesse est un état physiologique particulier où de nombreux changements fonctionnels et structuraux surviennent. Chez la rate, pour répondre aux besoins grandissants du fœtus, l’artère utérine se développe pour atteindre le double de son diamètre original avant parturition. Par conséquent, le débit sanguin utérin augmente d’environ vingt fois. Pour ce faire, les vaisseaux utérins sont l’objet d’un remodelage caractérisé par une hypertrophie et une hyperplasie des différentes composantes de la paroi. De plus, ce remodelage est complètement réversible après la parturition, par opposition au remodelage vasculaire « pathologique » qui affecte les artères systémiques, dans l’hypertension chronique, par exemple. La grossesse s’accompagne aussi de modifications hormonales importantes, comme les œstrogènes dont la concentration s’accroît progressivement au cours de cette période. Elle atteindra une concentration trois cents fois plus élevée avant terme que chez une femme non gravide. Cette hormone possède de multiples fonctions, ainsi qu’un mode d’action à la fois génomique et non génomique. Considérant l’ensemble de ces éléments, nous avons formulé l’hypothèse que l’œstradiol serait responsable de modifier la circulation utérine durant la grossesse, par son action vasorelaxante, mais aussi en influençant le remodelage de la vasculature utérine. Nous avons montré que le 17β-Estradiol (17β-E2) produit une relaxation due à un effet non génomique des artères utérines en agissant directement sur le muscle lisse par un mécanisme indépendant du monoxyde d’azote et des récepteurs classiques aux œstrogènes (ERα, ERβ). De plus, la relaxation induite par le 17β-E2 dans l’artère utérine durant la gestation est réduite par rapport à celle des artères des rates non gestantes. Ceci serait attribuable à une diminution de monoxyde d’azote provenant de la synthase de NO neuronale dans les muscles lisses des artères utérines. Nos résultats démontrent que le récepteur à l’œstrogène couplé aux protéines G (GPER), la protéine kinase A (PKA) et la protéine kinase G (PKG) ne sont pas impliqués dans la signalisation intracellulaire associée à l’effet vasorelaxant induit par le 17β-E2. Cependant, nous avons montré une implication probable des canaux potassiques sensibles au voltage, ainsi qu’un rôle possible des canaux potassiques de grande conductance activés par le potentiel et le calcium (BKCa). En effet, le penitrem A, un antagoniste présumé des canaux potassiques à grande conductance, réduit la réponse vasoralaxante du 17β-E2. Toutefois, une autre action du penitrem A n’est pas exclue, car l’ibériotoxine, reconnue pour inhiber les mêmes canaux, n’a pas d’effet sur cette relaxation. Quoi qu’il en soit, d’autres études sont nécessaires pour obtenir une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la relaxation non génomique sur le muscle lisse des artères utérines. Quant à l’implication de l’œstrogène sur le remodelage des artères utérines durant la gestation, nous avons tenté d’inhiber la synthèse d’œstrogènes durant la gestation en utilisant un inhibiteur de l’aromatase. Plusieurs paramètres ont été évalués (paramètres sanguins, réactivité vasculaire, pression artérielle) sans changements significatifs entre le groupe contrôle et celui traité avec l’inhibiteur. Le même constat a été fait pour le dosage plasmatique de l’œstradiol, ce qui suggère l’inefficacité du blocage de l’aromatase dans ces expériences. Ainsi, notre protocole expérimental n’a pas réussi à inhiber la synthèse d’œstrogène durant la grossesse chez le rat et, ce faisant, nous n’avons pas pu vérifier notre hypothèse. En conclusion, nous avons démontré que le 17β-E2 agit de façon non génomique sur les muscles lisses des artères utérines qui implique une action sur les canaux potassiques de la membrane cellulaire. Toutefois, notre protocole expérimental n’a pas été en mesure d’évaluer les effets génomiques associés au remodelage vasculaire utérin durant la gestation et d’autres études devront être effectuées.

Implication de l'aldostérone dans les changements hémodynamiques de la grossesse

La grossesse s’accompagne d’importantes modifications hormonales et hémodynamiques. Parmi celles-ci, le système rénine-angiotensine-aldostérone (SRAA) est activé très tôt durant la grossesse. De plus, cette augmentation du SRAA est accompagnée d’élévations du débit cardiaque et du volume plasmatique ainsi que des baisses paradoxales de la pression artérielle et de la résistance vasculaire périphérique. Ceci suggère que la grossesse induit un remaniement des réponses physiologiques normales au SRAA. Une résistance vasculaire à l’action des vasopresseurs est également observée durant la gestation. Ce phénomène serait causé par la modification de la fonction des canaux calciques et potassiques. De plus, il serait possiblement dû à la participation de la Na+/K+-ATPase, par son influence sur le potentiel membranaire des cellules des muscles lisses vasculaires (VSMC). La présence des récepteurs minéralocorticoïdes (MR) dans les VSMC laisse croire que l’aldostérone peut influencer le tonus vasculaire par des effets génomiques et non-génomiques. Compte tenu des connaissances actuelles, nous avons émis l’hypothèse que l’augmentation des taux sériques d’aldostérone durant la grossesse est responsable des changements hémodynamiques observés et que ces effets sont causés par l’activation des MR. Des rates gestantes ont été traitées avec du canrénoate de potassium (20 mg/kg•jr), un antagoniste des MR, durant la dernière semaine de gestation (sur 3). Sur des anneaux aortiques dénudés de leur endothélium, nous avons mesuré les réponses contractiles à la phényléphrine (PhE) et au KCl en présence d’un bloqueur des canaux calciques dépendants du voltage (VDCC), la nifédipine, et d’activateurs des canaux potassiques à large conductance (BKCa) et ceux dépendants de l’ATP (KATP), respectivement le NS-1619 et la cromakalim. Les réponses à la PhE et au KCl sont réduites à partir du 17e jour de gestation et le traitement au canrénoate augmente ces réponses dans tous les groupes. Les modulateurs de canaux ioniques atténuent les réponses à la PhE et au KCl. Cependant, le canrénoate modifie aussi les effets des modulateurs sur les aortes. Aucun effet ou une baisse des réponses est observable chez les rates non gestantes, tandis qu’une hausse de leur effet inhibiteur est notée chez les rates gestantes. Ces effets du canrénoate font croire que l’aldostérone participe à l’adaptation de la réactivité vasculaire durant la grossesse. Par ailleurs, le potentiel membranaire des VSMC pourrait être affecté dans la gestation. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons évalué l’activité de la Na+/K+-ATPase, impliquée dans le contrôle du potentiel membranaire. Nos résultats démontrent que l’activité de la pompe est inhibée à partir du 19e jour de gestation. Cet effet est renversé par le canrénoate. Toutefois, comme le renversement de l’inhibition de la pompe est également présent chez les rates gestantes traitées avec du PST 2238, un antagoniste de l’ouabaïne sur la Na+/K+-ATPase, et que le canrénoate agit également comme agoniste partiel de la pompe, nous croyons que la diminution d’activité associée à la gestation est liée à une inhibition de la Na+/K+-ATPase par des stéroïdes cardiotoniques plutôt qu’à un effet des minéralocorticoïdes. L’augmention d’activité de la pompe liée au canrénoate s’accompagne d’une diminution de l’expression de la sous-unité α1, suggérant que la sous-unité α2 est responsable des variations de contractilité de l’aorte, puisque son expression n’est pas modifiée par le canrénoate. Les effets de la diminution de l’expression de la sous-unité α1, influencée par la signalisation du MR, restent à être déterminés. Néanmoins, nos résultats montrent que les modifications d’activité de la Na+/K+-ATPase influencent l’activité des canaux potassiques et que la pompe pourraient être un des éléments primordiaux dans le contrôle de la réactivité vasculaire durant la grossesse. Comme le canrénoate modifie la réactivité vasculaire, nous voulions déterminer ses impacts sur la pression artérielle. Des rates gestantes ont été traitées avec du canrénoate (20 ou 60 mg/kg•jr) et les paramètres hémodynamiques ont été évalués par radiotélémétrie. Aucune modification de la pression artérielle, du rythme cardiaque et de la pression pulsée ne sont mesurées chez les rates recevant le traitement. Toutefois, des augmentations de l’osmolalité, des taux sériques d’aldostérone et de corticostérone ainsi que de l’activité rénine plasmatique sont observées chez les animaux recevant 60 mg/kg•jr. Le canrénoate bloque donc le rétrocontrôle du SRAA. Par contre, les MR ne sont pas les principaux responsables du contrôle de la pression artérielle durant la grossesse. En conclusion, nous avons démontré que le traitement des rates au canrénoate influence la réactivité vasculaire de l’aorte durant la gestation. Cet effet est causé par la modification de l’activité de certains canaux ioniques (VDCC, BKCa et KATP). De plus, le canrénoate renverse l’inhibition de la Na+/K+-ATPase observée durant la gestation. Finalement, les actions locales de cet antagoniste des MR sur les vaisseaux sanguins ne se répercutent pas sur l’effet systémique global et aucune modification de la pression artérielle n’est observée. D’autres études seront toutefois nécessaires pour déterminer les voies de signalisation par lesquelles l’aldostérone module les réponses des canaux ioniques dans les VSMC.

Activity and expression of Na/K-ATPase in thoracic aorta of normal pregnant and experimental preeclamptic rats

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La production de l'anion superoxyde par l'angiotensine, l'endothéline et les voies de signalisation dépendantes de l'acide arachidonique dans les tissus vasculaires dans le développement de l'hypertension

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Activity and expression of Na/K-ATPase in thoracic aorta of normal pregnant and experimental preeclamptic rats

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La production de l'anion superoxyde par l'angiotensine, l'endothéline et les voies de signalisation dépendantes de l'acide arachidonique dans les tissus vasculaires dans le développement de l'hypertension

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Electromyographic activity of masticatory muscles in women with osteoporosis

The purpose of this study was to analyze the electromyographic (EMG) activity and the maximal molar bite force in women diagnosed with osteoporosis in the maxillary and mandibular regions, considering the habits and conditions that lead to development of generalized skeletal bone loss, including on face bones, can disturb the functional harmony of the stomatognathic system. Twenty-seven women with mandibular and maxillary osteoporosis and 27 healthy controls volunteered to participate in the study. A 5-channel electromyographer was used. Muscle activity was evaluated by means of EMG recordings of the masticatory musculature (masseter and temporalis muscles, bilaterally) during the following clinical conditions: rest (5 s); right and left lateral excursions (5 s); protrusion (5 s); maximal dental clenching on Parafilm™ (4 s) and maximal voluntary contraction (4 s). This latter clinical condition was used as the normalization factor of the sample data. It was observed that individuals with osteoporosis presented greater EMG activity when maintaining mandible posture conditions and less activity during dental clenching and when obtaining maximal molar bite force. It may be concluded that facial osteoporosis can interfere on the patterns of masticatory muscle activation and maximal bite force of the stomatognathic system.

Effect of triiodothyronine on the maxilla and masseter muscles of the rat stomatognathic system

The maxilla and masseter muscles are components of the stomatognathic system involved in chewing, which is frequently affected by physical forces such as gravity, and by dental, orthodontic and orthopedic procedures. Thyroid hormones (TH) are known to regulate the expression of genes that control bone mass and the oxidative properties of muscles; however, little is known about the effects of TH on the stomatognathic system. This study investigated this issue by evaluating: i) osteoprotegerin (OPG) and osteopontine (OPN) mRNA expression in the maxilla and ii) myoglobin (Mb) mRNA and protein expression, as well as fiber composition of the masseter. Male Wistar rats (~250 g) were divided into thyroidectomized (Tx) and sham-operated (SO) groups (N = 24/group) treated with T3 or saline (0.9%) for 15 days. Thyroidectomy increased OPG (~40%) and OPN (~75%) mRNA expression, while T3 treatment reduced OPG (~40%) and OPN (~75%) in Tx, and both (~50%) in SO rats. Masseter Mb mRNA expression and fiber type composition remained unchanged, despite the induction of hypo- and hyperthyroidism. However, Mb content was decreased in Tx rats even after T3 treatment. Since OPG and OPN are key proteins involved in the osteoclastogenesis inhibition and bone mineralization, respectively, and that Mb functions as a muscle store of O2 allowing muscles to be more resistant to fatigue, the present data indicate that TH also interfere with maxilla remodeling and the oxidative properties of the masseter, influencing the function of the stomatognathic system, which may require attention during dental, orthodontic and orthopedic procedures in patients with thyroid diseases.

Time course of training-induced microcirculatory changes and of vegf expression in skeletal muscles of spontaneously hypertensive female rats

Exercise-induced vessel changes modulate arterial pressure (AP) in male spontaneously hypertensive rats (SHR). Vascular endothelial growth factor (VEGF) is important for angiogenesis of skeletal muscle. The present study evaluated the time course of VEGF and angiogenesis after short- and long-term exercise training of female SHR and Wistar Kyoto (WKY) rats, 8-9 weeks (200-250 g). Rats were allocated to daily training or remained sedentary for 3 days (N = 23) or 13 weeks (N = 23). After training, the carotid artery was catheterized for AP measurements. Locomotor (tibialis anterior and gracilis) and non-locomotor skeletal muscles (temporalis) were harvested and prepared for histologic and protein expression analyses. Training increased treadmill performance by all groups (SHR = 28%, WKY = 64%, 3 days) and (SHR = 141%, WKY = 122%, 13 weeks). SHR had higher values of AP than WKY (174 ± 4 vs 111 ± 2 mmHg) that were not altered by training. Three days of running increased VEGF expression (SHR = 28%, WKY = 36%) simultaneously with an increase in capillary-to-fiber ratio in gracilis muscle (SHR = 19%, WKY = 15%). In contrast, 13 weeks of training increased gracilis capillary-to-fiber ratio (SHR = 18%, WKY = 19%), without simultaneous changes in VEGF expression. Training did not change VEGF expression and capillarity of temporalis muscle. We conclude that training stimulates time- and tissue-dependent VEGF protein expression, independent of pressure levels. VEGF triggers angiogenesis in locomotor skeletal muscle shortly after the exercise starts, but is not involved in the maintenance of capillarity after long-term exercise in female rats.

Vibration-induced extra torque during electrically-evoked contractions of the human calf muscles

Background: High-frequency trains of electrical stimulation applied over the lower limb muscles can generate forces higher than would be expected from a peripheral mechanism (i.e. by direct activation of motor axons). This phenomenon is presumably originated within the central nervous system by synaptic input from Ia afferents to motoneurons and is consistent with the development of plateau potentials. The first objective of this work was to investigate if vibration (sinusoidal or random) applied to the Achilles tendon is also able to generate large magnitude extra torques in the triceps surae muscle group. The second objective was to verify if the extra torques that were found were accompanied by increases in motoneuron excitability. Methods: Subjects (n = 6) were seated on a chair and the right foot was strapped to a pedal attached to a torque meter. The isometric ankle torque was measured in response to different patterns of coupled electrical (20-Hz, rectangular 1-ms pulses) and mechanical stimuli (either 100-Hz sinusoid or gaussian white noise) applied to the triceps surae muscle group. In an additional investigation, M(max) and F-waves were elicited at different times before or after the vibratory stimulation. Results: The vibratory bursts could generate substantial self-sustained extra torques, either with or without the background 20-Hz electrical stimulation applied simultaneously with the vibration. The extra torque generation was accompanied by increased motoneuron excitability, since an increase in the peak-to-peak amplitude of soleus F waves was observed. The delivery of electrical stimulation following the vibration was essential to keep the maintained extra torques and increased F-waves. Conclusions: These results show that vibratory stimuli applied with a background electrical stimulation generate considerable force levels (up to about 50% MVC) due to the spinal recruitment of motoneurons. The association of vibration and electrical stimulation could be beneficial for many therapeutic interventions and vibration-based exercise programs. The command for the vibration-induced extra torques presumably activates spinal motoneurons following the size principle, which is a desirable feature for stimulation paradigms.

Coactivation of the shoulder and arm muscles during closed kinetic chain exercises on an unstable surface

Introduction: The purpose of this study was to compare the electromyography index of muscle coactivation of the following muscle pairs: posterior deltoid and pectoralis major (PD/PM); triceps brachii and biceps brachii (TB/BB); and serratus anterior and upper trapezius (SA/UT) during three different closed kinetic chain exercises (wall-press, bench-press and push-up) on an unstable surface at the maximal load. Methods: A total of 20 healthy sedentary men participated in the study. Integral linear values were obtained from three sustained contractions of six seconds each for the three proposed exercises. Mean coactivation index values were compared using the mixed-effects linear model, with a five percent significance level. Results: Electromyography indexes of muscle coactivation showed significant differences for the PD/PM and TB/BB muscle pairs. No differences were found between exercises for the SA/UT muscle pair. Conclusion: Our results seem to differ from those of previous studies, which reported that the similarity in exercises performed is responsible for the comparable muscle activation levels.

Characterization of Fiber Types in Different Muscles of the Hindlimb in Female Weanling and Adult Wistar Rats

We analyzed lesser diameter and distribution of fiber types in different skeletal muscles from female Wistar rats using a histoenzymology Myofibrillar Adenosine Tri-phosphatase (mATPase) method. Fragments from muscles were frozen and processed by mATPase in different pH. Adult and weanling rat soleus muscles presented a predominance of type I fibers and larger fiber diameters. In the plantar muscle in adult rats, the type IIB fibers demonstrated greater lesser diameter while in the weanling animals, types I and IIB fibers were larger. The plantar muscle of animals of both ages was composed predominantly of the type IID fibers. The type IID fibers were observed in similar amounts in the lateral gastrocnemius and the medial gastrocnemius muscles. Type IIB fibers showed predominance and presented higher size in comparison with other types in the EDL muscle. The present study shows that data on fiber type distribution and fiber lesser diameter obtained in adult animals cannot always be applied to weanling animals of the same species. Using the mATPase, despite the difficult handling, is an important tool to determine the different characteristics of the specific fibers in the skeletal muscle tissue.

Effects of quadriceps and anterior tibial muscles electrical stimulation on the feet and ankles of patients with spinal cord injuries

Study design: Controlled clinical test. Objectives: The purpose of this study was to assess the effects of quadriceps and anterior tibial muscles electrical stimulation on the feet and ankles of patients with spinal cord injuries and to compare them with able-bodied individuals and a group of patients who did not undergo neuromuscular electrical stimulation (NMES). Setting: This study was conducted at the Hospital das Clinicas of Unicamp, Campinas, Sao Paulo, Brazil. Methods: Between January and April 2008, 30 patients at the spinal cord injury ambulatory clinic who underwent NMES (group A) were submitted to a clinical and radiographic assessment of their feet and ankles and compared with a spinal cord injury group (group B) who did not undergo NMES and a group of able-bodied individuals (group C). The Kruskal-Wallis test was used to compare all the three groups, and between-group differences (P < 0.05) were investigated with the Mann-Whitney test. Results: The mean mobility of the midfoot and ankle subtalar joint was significantly higher in group C than in groups A and B. Differences in the mean measurements of the profiles of the talocalcaneal and the talus-first metatarsal angles were statistically significant for group A vs the other groups (P = 0.0020, 0.0024, respectively). Foot deformities were found in groups including claw toes and flat feet (group A) and grade I ulcers on the lateral malleolus and calcaneus (group B). Conclusion: Partial-load NMES maintains the feet and ankles in a planted and adequate walking position in patients with spinal cord injuries, a favorable result of new technologies that allows these patients to reacquire independent walking capacity. Spinal Cord (2010) 48, 881-885; doi:10.1038/sc.2010.50; published online 18 May 2010

The effect of additional strengthening of hip abductor and lateral rotator muscles in patellofemoral pain syndrome: a randomized controlled pilot study

Objectives: To study the effect of additional strengthening of hip abductor and lateral rotator muscles in a strengthening quadriceps exercise rehabilitation programme for patients with the patellofemoral pain syndrome. Design: Randomized controlled pilot trial. Setting: Clinical setting with home programme. Participants: Fourteen patients with patellofemoral pain syndrome. Intervention: The subjects were randomly assigned to the intervention group (strengthening of quadriceps plus strengthening of hip abductor and lateral rotator muscles) or to the control group (strengthening of quadriceps). Both groups participated in a six-week home exercise protocol. Main outcome measures: The perceived pain symptoms, isokinetic eccentric knee extensor, hip abductor and lateral rotator torques and the gluteus medius electromyographic activity were assessed before and after treatment. Parametric and non-parametric tests were used to compare the groups before and after treatment with alpha = 0.05. Results: Only the intervention group improved perceived pain symptoms during functional activities (P=0.02-0.04) and also increased their gluteus medius electromyographic activity during isometric voluntary contraction (P=0.03), Eccentric knee extensors torque increased in both groups (P=0.04 and P=0.02). There was no statistically significant difference in the hip muscles torque in either group. Conclusion: Supplementation of strengthening of hip abductor and lateral rotator muscles in a strengthening quadriceps exercise programme provided additional benefits with respect to the perceived pain symptoms during functional activities in patients with patellofemoral pain syndrome after six weeks of treatment.