Expression of steroidogenic proteins and genes in bovine placenta from conventional and somatic cell nuclear transfer (SCNT) gestations

Pendant la grossesse, les hormones stéroïdes jouent un rôle indispensable dans la régulation des principales manifestations physiologiques telles que la reconnaissance maternelle de la gestation, la réceptivité de l'endomètre, le début du développement embryonnaire ainsi que le maintien de la gestation. Cependant, on sait très peu sur la production de ces hormones et les principaux facteurs des voies intracellulaires impliqués dans le processus de stéroïdogenèse dans le placenta bovin pendant les stades initiaux et plus avancés de la gestation. Par ailleurs, certaines anomalies du placenta chez les bovins suite à une mauvaise production de stéroïdes n'ont pas encore été démontrées. Les objectifs de cette thèse étaient donc de : 1) déterminer la présence et la localisation des principales protéines stéroïdiennes dans le placenta de bovins provenant de gestations de 50 à 120 jours, 2) comparer l'expression placentaire d'une série de gènes et de protéines stéroïdiennes entre une gestation impliquant un transfert de noyaux de cellules somatiques (SCNT) et une gestation non-clonale; 3) étudier l'impact des hormones trophiques et des seconds messagers sur la stéroïdogenèse dans le placenta bovin à 140 +10 jours de gestation. L’utilisation de techniques d’immunohistochimie, d’immunobuvardage et de PCR quantitatif nous a permis d’évaluer la présence d'un large éventail de gènes stéroïdiens (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 et SCARB1) qui participent au transport du cholestérol et dans la production de différents types de stéroïdes. Dans cette thèse, nous avons démontré la capacité du placenta bovin d’initier la stéroïdogenèse au début de la gestation et nous avons également déterminé les principales cellules impliquées dans ce processus. Nous avons constaté que les tissus maternels expriment les principaux marqueurs de stéroïdogenèse suggérant une plus grande capacité stéroïdogénique que les tissus fœtaux. En outre, un modèle d'expression des protéines complémentaires stéroïdogéniques entre la caroncule et le cotylédon a été observé, indiquant que la stéroïdogenèse placentaire exige une communication cellule à cellule entre les cellules de la mère et du fœtus. Après avoir démontré les principales cellules impliquées dans la synthèse des hormones stéroïdiennes dans le placenta bovin en début de gestation, nous avons ensuite étudié les modifications possibles de la stéroïdogenèse dans les tissus SCNT cotylédonaires à 40 jours de gestation. Nous avons identifié d'importantes modifications dans l'expression des gènes STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1, et SULT1E1. Conséquemment, nous postulons que l'expression réduite des gènes stéroïdiens peut provoquer une insuffisance de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes, ce qui pourrait contribuer à un développement anormal du placenta et du fœtus dans les gestations SCNT à court ou long terme. Finalement, nous avons développé un modèle efficace de culture d’explants de placentome qui nous a permis d'explorer les mécanismes sous-jacents spécifiques à la stéroïdogenèse placentaire. Nous avons exploré l'effet stimulant des hormones trophiques et différents messagers secondaires sur l'expression de différentes protéines stéroïdogéniques ainsi que le taux de progestérone (P4) dans les explants de placentome. En utilisant les techniques de RIA et de PCR quantitatif, nous avons constaté que même si les analogues de l'hormone lutéinisante (hCG) ont un effet stimulant sur plusieurs gènes stéroïdiens, le calcium ionophore est le principal modulateur dans la synthèse de la P4. Ces résultats suggèrent que dans le placenta bovin, la synthèse de la P4 est modulée principalement par l'afflux de calcium intracellulaire, et apparemment les nucléotides cycliques ne semblent pas contrôler ce processus. En conclusion, cette étude contribue de manière significative à une meilleure compréhension des mécanismes d'entraînement de la synthèse des stéroïdes placentaires au début de la gestation et permet aussi d’apporter de nouveaux éclairages sur l'importance des stéroïdes placentaires dans la régulation du développement du placenta et du fœtus.

Morphological and functional characterization of placenta during gestation in bovine clones derived by somatic nuclear transfer

La technique de clonage par transfert nucléaire de cellules somatiques (SCNT) présente une page importante dans les annales scientifiques, mais son application pratique demeure incertaine dû à son faible taux de succès. Les anomalies placentaires et de développement fœtal se traduisent par des pertes importantes de gestation et des mortalités néonatales. Dans un premier temps, la présente étude a caractérisé les changements morphologiques des membranes fœtales durant la gestation clonée en les comparant à des gestations contrôles obtenues à partir de l’insémination artificielle. Les différentes anomalies morphologiques des placentomes telles que l’œdème chorioallantoique, la présence de zones hyperéchoiques et irrégulières dans la membrane amniotique et la présence de cellules inflammatoires dégénérées compromettent le développement fœtal normal de la gestation clonée. L’examen ultrasonographique représente une technique diagnostique importante pour faire le suivi d’une gestation et de caractériser les changements placentaires dans le cadre d’évaluation globale du bien-être fœtal. Le profil hormonal de trois stéroïdes (progestérone (P4), estrone sulfate (E1S), et œstradiol (E2)) et de la protéine B spécifique de gestation (PSPB) dans le sérum des vaches porteuses de clones SCNT a été déterminé et associé aux anomalies de gestations clonées. Une diminution de la P4 sérique au jour 80, une élévation du niveau de la concentration de la PSPB au jour 150, et une augmentation de la concentration d’E2 sérique durant le deuxième et troisième tiers de la gestation clonée coïncident avec les anomalies de gestation déjà reportées. Ces changements du profil hormonal associés aux anomalies phénotypiques du placenta compromettent le déroulement normal de la gestation clonée et gênent le développement et le bien-être fœtal. Sur la base des observations faites sur le placenta de gestation clonée, le mécanisme moléculaire pouvant expliquer la disparition de l’épithélium du placenta (l’interface entre le tissue maternel et le placenta) a été étudié. L’étude a identifié des changements dans l’expression de deux protéines d’adhérence (E-cadhérin et β-catenin) de cellules épithéliales pouvant être associées aux anomalies du placenta chez les gestations clonées. Le tissu de cotylédons provenant de gestations clonées et contrôles a été analysé par Western blot, RT-PCR quantitatif, et par immunohistochimie. Les résultats présentaient une diminution significative (p<0.05) de l’expression des dites protéines dans les cellules trophoblastiques chez les gestations clonées. Le RT-PCR quantitatif démontrait que les gènes CCND1, CLDN1 et MSX1 ciblés par la voie de signalisation de la Wnt/β-catenin étaient significativement sous exprimés. La diminution de l’expression des protéines E-cadherin et β-catenin avec une réduction de l’activation de la protéine β-catenin durant le période d’attachement de l’embryon peut potentiellement expliquer l’absence totale ou partielle de l’attachement des membranes fœtales au tissu maternel et éventuellement, l’insuffisance placentaire caractéristique des gestations clonées chez la vache. La caractérisation morphologique et fonctionnelle du placenta durant les gestations clonées à haut risque est essentielle pour évaluer le statut de la gestation. Les résultats de la présente étude permettront de prédire le développement et le bien-être fœtal de façon critique à travers un protocole standardisé et permettre des interventions médicales pour améliorer le taux de succès des gestations clonées chez les bovins.

Cadherins in the human placenta : epithelial-mesenchymal transition (EMT) and placental development

Colonisation of the maternal uterine wall by the trophoblast involves a series of alterations in the behaviour and morphology of trophoblast cells. Villous cytotrophoblast cells change from a well-organised coherently layered phenotype to one that is extravillous, acquiring a proliferative, migratory and invasive capacity, to facilitate fetal-maternal interaction. These changes are similar to those of other developmental processes falling under the umbrella of an epithelial-mesenchymal transition (EMT). Modulation of cell adhesion and cell polarity occurs through changes in cell-cell junctional molecules, such as the cadherins. The cadherins, particularly the classical cadherins (e.g. Epithelial-(E)-cadherin), and their link to adaptors called catenins at cell-cell contacts, are important for maintaining cell attachment and the layered phenotype of the villous cytotrophoblast. In contrast, reduced expression and re-organization of cadherins from these cell junctional regions promote a loosened connection between cells, coupled with reduced apico-basal polarity. Certain non-classical cadherins play an active role in cell migration processes. In addition to the classical cadherins, two other cadherins which have been reported in placental tissues are vascular endothelial (VE) cadherin and cadherin-11. Cadherin molecules are well placed to be key regulators of trophoblast cell behaviour, analogous to their role in other developmental EMTs. This review addresses cadherin expression and function in normal and diseased human placental tissues, especially in fetal growth restriction and pre-eclampsia where trophoblast invasion is reduced.

G9a histone methyltransferase contributes to imprinting in the mouse placenta

Whereas DNA methylation is essential for genomic imprinting, the importance of histone methylation in the allelic expression of imprinted genes is unclear. Imprinting control regions (ICRs), however, are marked by histone H3-K9 methylation on their DNA-methylated allele. In the placenta, the paternal silencing along the Kcnq1 domain on distal chromosome 7 also correlates with the presence of H3-K9 methylation, but imprinted repression at these genes is maintained independently of DNA methylation. To explore which histone methyltransferase (HMT) could mediate the allelic H3-K9 methylation on distal chromosome 7, and at ICRs, we generated mouse conceptuses deficient for the SET domain protein G9a. We found that in the embryo and placenta, the differential DNA methylation at ICRs and imprinted genes is maintained in the absence of G9a. Accordingly, in embryos, imprinted gene expression was unchanged at the domains analyzed, in spite of a global loss of H3-K9 dimethylation (H3K9me2). In contrast, the placenta-specific imprinting of genes on distal chromosome 7 is impaired in the absence of G9a, and this correlates with reduced levels of H3K9me2 and H3K9me3. These findings provide the first evidence for the involvement of an HMT and suggest that histone methylation contributes to imprinted gene repression in the trophoblast.

A phase 1b study of placenta-derived mesenchymal stromal cells in patients with idiopathic pulmonary fibrosis

BACKGROUND AND OBJECTIVE: Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a degenerative disease characterized by fibrosis following failed epithelial repair. Mesenchymal stromal cells (MSC), a key component of the stem cell niche in bone marrow and possibly other organs including lung, have been shown to enhance epithelial repair and are effective in preclinical models of inflammation-induced pulmonary fibrosis, but may be profibrotic in some circumstances. METHODS: In this single centre, non-randomized, dose escalation phase 1b trial, patients with moderately severe IPF (diffusing capacity for carbon monoxide (DLCO ) ≥ 25% and forced vital capacity (FVC) ≥ 50%) received either 1 × 10(6) (n = 4) or 2 × 10(6) (n = 4) unrelated-donor, placenta-derived MSC/kg via a peripheral vein and were followed for 6 months with lung function (FVC and DLCO ), 6-min walk distance (6MWD) and computed tomography (CT) chest. RESULTS: Eight patients (4 female, aged 63.5 (57-75) years) with median (interquartile range) FVC 60 (52.5-74.5)% and DLCO 34.5 (29.5-40)% predicted were treated. Both dose schedules were well tolerated with only minor and transient acute adverse effects. MSC infusion was associated with a transient (1% (0-2%)) fall in SaO2 after 15 min, but no changes in haemodynamics. At 6 months FVC, DLCO , 6MWD and CT fibrosis score were unchanged compared with baseline. There was no evidence of worsening fibrosis. CONCLUSIONS: Intravenous MSC administration is feasible and has a good short-term safety profile in patients with moderately severe IPF.

Manufacturing and use of human placenta-derived mesenchymal stromal cells for phase I clinical trials: Establishment and evaluation of a protocol

Background/Aim. Mesenchymal stromal cells (MSCs) have been utilised in many clinical trials as an experimental treatment in numerous clinical settings. Bone marrow remains the traditional source tissue for MSCs but is relatively hard to access in large volumes. Alternatively, MSCs may be derived from other tissues including the placenta and adipose tissue. In an initial study no obvious differences in parameters such as cell surface phenotype, chemokine receptor display, mesodermal differentiation capacity or immunosuppressive ability, were detected when we compared human marrow derived- MSCs to human placenta-derived MSCs. The aim of this study was to establish and evaluate a protocol and related processes for preparation placenta-derived MSCs for early phase clinical trials. Methods. A full-term placenta was taken after delivery of the baby as a source of MSCs. Isolation, seeding, incubation, cryopreservation of human placentaderived MSCs and used production release criteria were in accordance with the complex regulatory requirements applicable to Code of Good Manufacturing Practice manufacturing of ex vivo expanded cells. Results. We established and evaluated instructions for MSCs preparation protocol and gave an overview of the three clinical areas application. In the first trial, MSCs were co-transplanted iv to patient receiving an allogeneic cord blood transplant as therapy for treatmentrefractory acute myeloid leukemia. In the second trial, MSCs were administered iv in the treatment of idiopathic pulmonary fibrosis and without serious adverse effects. In the third trial, MSCs were injected directly into the site of tendon damage using ultrasound guidance in the treatment of chronic refractory tendinopathy. Conclusion. Clinical trials using both allogeneic and autologous cells demonstrated MSCs to be safe. A described protocol for human placenta-derived MSCs is appropriate for use in a clinical setting, relatively inexpensive and can be relatively easily adjusted to a different set of regulatory requirements, as applicable to early phase clinical trials.

Identification of actin as an estradiol 17-beta-stimulated protein in the human placenta

Addition of estradiol 17-beta to first trimester human placental minces resulted in an increased synthesis of a protein of apparent molecular weight 45 kDa. The specific involvement of estrogen in the stimulation of this protein was established by demonstrating a reduction in the level of this protein by the addition of CCS 16949 A, an inhibitor of aromatase, a key enzyme in the biosynthesis of estradiol 17-beta and ICI 182,780, an estrogen receptor antagonist. The protein was purified to homogeneity and N-terminal sequencing of two of the internal peptides obtained by enzymatic digestion of the protein, as well as the absence of a free N-terminal indicated that it could be actin. This was confirmed by Western blotting using commercially available actin antiserum. The role of estradiol 17-beta in the stimulation of actin synthesis in human placenta was also established by monitoring the quantitative inhibition of DNase I by actin.

Effect of calcium depletion on the secretion of newly synthesised human chorionic gonadotropin by first trimester human placenta

Depletion of calcium in the extracellular medium used to incubate first trimester human placental minces resulted in a significant decrease in the quantity of immuno-reactive hCG in the medium and a corresponding increase in the tissue. In contrast, when secretion of newly synthesised hCG was monitored in the absence of calcium by using a radioactive amino acid precursor, a significant increase in the secretion of newly synthesised hCG in the medium was noticed. This was true of secretion of other proteins also as evidenced by the increase in the trichloroacetic acid precipitable radioactivity in the medium in the absence of calcium. These results suggest that newly synthesised hCG is preferentially released over stored hormone in the absence of calcium.

Role of oestradiol-17β in the regulation of synthesis and secretion of human chorionic gonadotrophin by first trimester human placenta

Inhibition of aromatase, a key enzyme in the biosynthesis of oestradiol-17 beta, by the addition of 1,4,6-androstatrien-3,17-dione resulted in a significant increase in the levels of immunoreactive human chorionic gonadotrophin (hCG) in the medium and tissue. This increase was partially reversed by the simultaneous addition of oestradiol-17 beta. These effects on the levels of immunoreactive hCG were also reflected by the increased levels of mRNA specific for the alpha and beta subunits of hCG following the addition of the aromatase inhibitor. However, addition of tamoxifen resulted in a drastic decrease in the levels of both the messages. Based on these results, it is suggested that the synthesis of hCG is negatively modulated by oestradiol-17 beta in the human placenta.

Secretion is a stimulus for the synthesis of human chorionic gonadotrophin by first trimester human placenta

Time course of release of immunoreactive hCG to a placental incubation in the medium revealed a steady increase over a period of 4 hours. However, levels in the tissue, showed an increase at 10' and 60' after an initial decrease. Studies using A23187 which stimulated hCG secretion also revealed a net increase in the quantity of hCG in the tissue. These results sugest that the secretion of hCG acts as a stimulus for fresh synthesis of hCG.

Regulation of progesterone biosynthesis in the human placenta by estradiol 17 beta and progesterone

Ex vivo addition of estradiol 17 beta to first trimester or term human placental minces caused a significant increase in the quantity of progesterone produced. Addition of an aromatase inhibitor, CGS 16949 A or the estrogen receptor antagonist, ICI 182780, significantly inhibited progesterone production confirming the role of estradiol 17 beta in the regulation of progesterone synthesis in human placenta. RU 486 and ZK 98299, which are antagonists of progesterone receptor, significantly modulated progesterone synthesis in the human placenta but exhibited paradoxical effects on the first trimester and term placenta We conclude that progesterone synthesis in the human placenta is regulated by estradiol 17 beta and progesterone. This is the first report providing evidence for autoregulation of progesterone synthesis in the human placenta.

Progesterone receptor expression in the human placenta

The presence of progesterone receptors (PR) in the human placenta has been demonstrated using the reverse transcriptase-polymerase chain reaction technique. It was observed that the amount of PR in the human placenta is less during late gestation. Electrophoretic mobility shift assays with nuclear extract isolated from the first trimester and term placenta revealed three complexes when incubated with [P-32]dCTP-labelled progesterone response element, and, in competition with unlabelled progesterone response element, the formation of all three complexes was inhibited. When supershift analysis of these complexes was carried out using antibodies which cross-react with both the A and B types of the PR or only with the B type receptor, only the A-form of PR was detected in the human placenta.

Larval and postlarval development of the window-pane shell, Placuna placenta L. (Bivalvia: Placunidae)

Stages of development of P. placenta from the straight-hinge veliger to the adult are described. Mature larvae metamorphose at lengths from 220-230 m. Larvae probably attach byssally to the water surface at metamorphosis and remain in the plankton for some time before finally settling on the mud bottom.

Normal IgG response to dermatophagoïde P1 antigen, bovin betalactoglobulin and soya protein

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