Les transporteurs sélectifs de cholestérol SR-BI, SR-BII, CD36 et ABCA1 contribuent au maintien de l’homéostasie du cholestérol intratesticulaire

Le testicule assure la production des spermatozoïdes et la sécrétion de la testostérone. Chaque fonction est assumée par un compartiment cellulaire distinct: l’épithélium séminifère et le tissu interstitiel. Le cholestérol, présent dans les deux compartiments, est un composé indispensable aux membranes cellulaires et un précurseur essentiel de la testostérone. Dans le compartiment interstitiel, environ 40 % du cholestérol utilisé pour la production hormonale est importé du sang à partir des lipoprotéines HDL et/ou LDL. Dans l’épithélium séminifère, la cellule de Sertoli assure le contrôle et le maintien de la spermatogenèse. Elle a la capacité de synthétiser du cholestérol à partir de l’acétate in vitro, néanmoins, il n’y a pas d’évidence qu’elle le fait in vivo. De plus il existe, au niveau des tubules séminifères, une barrière hémato-testiculaire qui empêche le libre passage de plusieurs composés sanguins, y compris le cholestérol. Nous avons testé l’hypothèse qu’il existe des moyens d’importation du cholestérol sanguin, mais aussi l’exportation du cholestérol intra-tissulaire, qui contourneraient cette barrière et qui contribueraient au maintien du taux intratubulaire du cholestérol compatible avec le bon déroulement de la spermatogenèse. Nous avons comparé les taux de variation de l’expression de l’ARNm et de la protéine des transporteurs sélectifs de cholestérol SR-BI, SR-BII, CD36 et ABCA1 aux taux de variation du cholestérol libre et estérifié au cours de la spermatogenèse chez les souris normales durant le développement postnatal. Afin de mieux apprécier le niveau d’implication de chacun de ces récepteurs, nous avons examiné comment la suppression du gène d’une enzyme comme la lypase hormono-sensible (HSL) ou de celui d’un transporteur de cholestérol comme SR-BI, CD36 ou NPC1 était compensée et comment cette suppression affectait le taux de cholestérol libre et estérifié dans chacun des deux compartiments cellulaires du testicule. Nous avons dans un premier temps mis au point une nouvelle technique d’isolation des testicules en fraction enrichie en tissu interstitiel (ITf) et en tubules séminifères (STf) qui a l’avantage de mieux préserver l’intégrité des formes phosphorylées et glycosylées des protéines comparée aux techniques préexistantes. Les résultats de nos analyses ont montré que l’expression de SR-BI et CD36 étaient maximales dans les ITf au moment où les souris ont complété leur maturité sexuelle et où le niveau de synthèse de la testostérone était maximal. Dans les tubules séminifères, l’expression maximale de SR-BI et le taux le plus élevé de cholestérol estérifié étaient mesurés de façon concomitante à 35 jours après la naissance, au moment où la première vague de l’activité spermatogénétique était complétée. L’expression de l’ABCA1 était maximale au moment où le taux de cholestérol était élevé et minimale au moment où le taux de cholestérol était le plus bas, alors que le niveau d’expression de CD36 était maximal chez l’adulte au moment où le taux de spermiation était le plus élevé. L’expression de SR-BII variait peu dans les deux compartiments cellulaires durant le développement. La suppression génétique de la HSL et de NPC1, qui cause une infertilité chez les souris mâles, était accompagnée d’une accumulation de cholestérol libre et estérifié dans les tubules séminifères. Par contre, la suppression génétique de SR-BI et CD36, qui ne causent pas d’infertilité chez les souris mâles était sans impact significatif sur le taux de cholestérol intratubulaire. Nous avons montré que l’invalidation génétique d’un transporteur sélectif ou d’une enzyme du métabolisme du cholestérol était accompagnée d’un ensemble de mécanismes de compensation visant à maintenir le taux de cholestérol libre aux niveaux semblables à ceux mesurés dans les fractions tissulaires de souris normales. Ensemble, nos résultats ont montré que l’expression des transporteurs sélectifs de cholestérol SR-BI, SR-BII, CD36 et ABCA1 variait en fonction de la spermatogenèse et du taux intratesticulaire du cholestérol suggérant leur contribution au maintien de l’homéostasie du cholestérol intratesticulaire.

Regulation of HMG-CoA reductase, HSL and ACAT expression and activity in testicular cholesterol metabolism in mink and in mouse following experimental genetic deletion

Introduction: L'homéostasie du cholestérol est indispensable à la synthèse de la testostérone dans le tissu interstitiel et la production de gamètes mâles fertiles dans les tubules séminifères. Les facteurs enzymatiques contribuent au maintien de cet équilibre intracellulaire du cholestérol. L'absence d'un ou de plusieurs enzymes telles que la HMG-CoA réductase, la HSL et l'ACAT-1 a été associée à l'infertilité masculine. Toutefois, les facteurs enzymatiques qui contribuent au maintien de l'équilibre intra-tissulaire du cholestérol n'ont pas été étudiés. Cette étude a pour but de tester l'hypothèse que le maintien des taux de cholestérol compatibles avec la spermatogenèse nécessite une coordination de la fonction intracellulaire des enzymes HMG-CoA réductase, ACAT1 et ACAT2 et la HSL. Méthodes: Nous avons analysé l'expression de l’ARNm et de la protéine de ces enzymes dans les fractions enrichies en tubules séminifères (STf) de vison durant le développement postnatal et le cycle reproductif annuel et dans les fractions enrichies en tissu interstitiel (ITf) et de STf durant le développement postnatal chez la souris. Nous avons développé deux nouvelles techniques pour la mesure de l'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase et de celle de l'ACAT1 et ACAT2. En outre, l'immunohistochimie a été utilisée pour localiser les enzymes dans le testicule. Enfin, les souris génétiquement déficientes en HSL, en SR-BI et en CD36 ont été utilisées pour élucider la contribution de la HMG-CoA réductase, l'ACAT1 et l'ACAT2 et la HSL à l'homéostasie du cholestérol. Résultats: 1) HMG-CoA réductase: (Vison) La variation du taux d’expression de l’ARNm de la HMG-CoA réductase était corrélée à celle de l'isoforme de 90 kDa de la protéine HMG-CoA réductase durant le développement postnatal et chez l'adulte durant le cycle reproductif saisonnier. L'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase augmentait de façon concomitante avec le taux protéinique pour atteindre son niveau le plus élevé à 240 jours (3.6411e-7 mol/min/μg de protéines) au cours du développement et en Février (1.2132e-6 mol/min/μg de protéines) durant le cycle reproductif chez l’adulte. (Souris), Les niveaux d'expression de l'ARNm et l'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase étaient maximales à 42 jours. A l'opposé, le taux protéinique diminuait au cours du développement. 2) HSL: (Vison), l'expression de la protéine de 90 kDa de la HSL était élevée à 180- et 240 jours après la naissance, ainsi qu'en Janvier durant le cycle saisonnier chez l'adulte. L'activité enzymatique de la HSL augmentait durant le développement pour atteindre un pic à 270 jours (36,45 nM/min/μg). Chez l'adulte, l'activité enzymatique de la HSL était maximale en Février. (Souris) Le niveau d’expression de l'ARNm de la HSL augmentait significativement à 21-, 28- et 35 jours après la naissance concomitamment avec le taux d'expression protéinique. L'activité enzymatique de la HSL était maximale à 42 jours suivie d'une baisse significative chez l'adulte. 3) ACAT-1 et ACAT-2: Le présent rapport est le premier à identifier l’expression de l'ACAT-1 et de l'ACAT-2 dans les STf de visons et de souris. (Vison) L'activité enzymatique de l'ACAT-2 était maximale à la complétion du développement à 270 jour (1190.00 CPMB/200 μg de protéines) et en janvier (2643 CPMB/200 μg de protéines) chez l'adulte. En revanche, l'activité enzymatique de l'ACAT-1 piquait à 90 jours et en août respectivement durant le développement et chez l'adulte. (Souris) Les niveaux d'expression de l'ARNm et la protéine de l'ACAT-1 diminuait au cours du développement. Le taux de l'ARNm de l'ACAT-2, à l’opposé du taux protéinique, augmentait au cours du développement. L'activité enzymatique de l'ACAT-1 diminuait au cours du développement tandis que celle de l'ACAT-2 augmentait pour atteindre son niveau maximal à 42 jours. 4) Souris HSL-/ -: Le taux d’expression de l'ARNm et l'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase diminuaient significativement dans les STf de souris HSL-/- comparés aux souris HSL+/+. Par contre, les taux de l'ARNm et les niveaux des activités enzymatiques de l'ACAT-1 et de l'ACAT-2 étaient significativement plus élevés dans les STf de souris HSL-/- comparés aux souris HSL+/+ 5) Souris SR-BI-/-: L'expression de l'ARNm et l'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase et de l'ACAT-1 étaient plus basses dans les STf de souris SR-BI-/- comparées aux souris SR-BI+/+. A l'opposé, le taux d'expression de l'ARNm et l'activité enzymatique de la HSL étaient augmentées chez les souris SR-BI-/- comparées aux souris SR-BI+/+. 6) Souris CD36-/-: L'expression de l'ARNm et l'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase et de l'ACAT-2 étaient significativement plus faibles tandis que celles de la HSL et de l'ACAT-1 étaient inchangées dans les STf de souris CD36-/- comparées aux souris CD36+/+. Conclusion: Nos résultats suggèrent que: 1) L'activité enzymatique de la HMG-CoA réductase et de la HSL sont associées à l'activité spermatogénétique et que ces activités ne seraient pas régulées au niveau transcriptionnel. 2) L'ACAT-1 et de l'ACAT-2 sont exprimées dans des cellules différentes au sein des tubules séminifères, suggérant des fonctions distinctes pour ces deux isoformes: l'estérification du cholestérol libre dans les cellules germinales pour l'ACAT-1 et l'efflux du cholestérol en excès dans les cellules de Sertoli au cours de la spermatogenèse pour l'ACAT-2. 3) La suppression génétique de la HSL diminuait la HMG-CoA réductase et augmentait les deux isoformes de l'ACAT, suggérant que ces enzymes jouent un rôle critique dans le métabolisme du cholestérol intratubulaire. 4) La suppression génétique des transporteurs sélectifs de cholestérol SR-BI et CD36 affecte l'expression (ARNm et protéine) et l'activité des enzymes HMG-CoA réductase, HSL, ACAT-1 et ACAT-2, suggérant l'existence d’un effet compensatoire entre facteurs enzymatiques et non-enzymatiques du métabolisme du cholestérol dans les fractions tubulaires. Ensemble, les résultats de notre étude suggèrent que les enzymes impliquées dans la régulation du cholestérol intratubulaire agissent de concert avec les transporteurs sélectifs de cholestérol dans le but de maintenir l'homéostasie du cholestérol intra-tissulaire du testicule.

Étude du rôle de la lipase hormono-sensible dans le métabolisme du cholestérol dans le testicule de cobaye et de vison

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

Étude du rôle de la lipase hormono-sensible dans le métabolisme du cholestérol dans le testicule de cobaye et de vison

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

Analyzing real-time video microscopy : the dynamics and geometry of vesicles and tubules in endocytosis

With the advent of live cell imaging microscopy, new types of mathematical analyses and measurements are possible. Many of the real-time movies of cellular processes are visually very compelling, but elementary analysis of changes over time of quantities such as surface area and volume often show that there is more to the data than meets the eye. This unit outlines a geometric modeling methodology and applies it to tubulation of vesicles during endocytosis. Using these principles, it has been possible to build better qualitative and quantitative understandings of the systems observed, as well as to make predictions about quantities such as ligand or solute concentration, vesicle pH, and membrane trafficked. The purpose is to outline a methodology for analyzing real-time movies that has led to a greater appreciation of the changes that are occurring during the time frame of the real-time video microscopy and how additional quantitative measurements allow for further hypotheses to be generated and tested.

Chiral molecular self-assembly of phospholipid tubules: A circular dichroism study

We report on spectroscopic studies of the chiral structure in phospholipid tubules formed in mixtures of alcohol and water. Synthetic phospholipids containing diacetylenic moieties in the acyl chains self-assemble into hollow, cylindrical tubules in appropriate conditions. Circular dichroism provides a direct measure of chirality of the molecular structure. We find that the CD spectra of tubules formed in mixtures of alcohol and water depends strongly on the alcohol used and the lipid concentration. The relative spectral intensity of different circular dichroism bands correlates with the number of bilayers observed using microscopy. The results provide experimental evidence that tubule formation is based on chiral packing of the lipid molecules and that interbilayer interactions are important to the tubule structure

A hydrodynamical study of the flow in renal tubules

The hydrodynamical problem of flow in proximal renal tubule is investigated by considering axisymmetric flow of a viscous, incompressible fluid through a long narrow tube of varying cross-section with reabsorption at the wall. Two cases for reabsorption have been studied (i) when the bulk flow,Q, decays exponentially with the axial distancex, and (ii) whenQ is an arbitrary function ofx such thatQ-Q 0 can be expressed as a Fourier integral (whereQ 0 is the flux atx=0). The analytic expressions for flow variables have been obtained by applying perturbation method in terms of wall parameter ε. The effects of ε on pressure drop across the tube, radial velocity and wall shear have been studied in the case of exponentially decaying bulk flow and it has been found that the results are in agreement with the existing ones for the renal tubules.

Diacetylenic lipid tubules:experimental evidence for a chiral molecular architecture

Molecular self-assembly is of key importance for the rational design of advanced materials. To investigate the causal relation between molecular structure and the consequent self-assembled microstructure, self-assembled tubules of diacetylenic lipids were studied. Circular-dichroism studies give experimental evidence that the formation of tubules is driven by chiral molecular packing, in agreement with recent theories of tubules. On the basis of these results, a molecular mechanism for the formation of tubules is proposed.

BLOC-2 targets recycling endosomal tubules to melanosomes for cargo delivery

Hermansky-Pudlak syndrome (HPS) is a group of disorders characterized by the malformation of lysosome-related organelles, such as pigment cell melanosomes. Three of nine characterized HPS subtypes result from mutations in subunits of BLOC-2, a protein complex with no known molecular function. In this paper, we exploit melanocytes from mouse HPS models to place BLOC-2 within a cargo transport pathway from recycling endosomal domains to maturing melanosomes. In BLOC-2-deficient melanocytes, the melanosomal protein TYRP1 was largely depleted from pigment granules and underwent accelerated recycling from endosomes to the plasma membrane and to the Golgi. By live-cell imaging, recycling endosomal tubules of wild-type melanocytes made frequent and prolonged contacts with maturing melanosomes; in contrast, tubules from BLOC-2-deficient cells were shorter in length and made fewer, more transient contacts with melanosomes. These results support a model in which BLOC-2 functions to direct recycling endosomal tubular transport intermediates to maturing melanosomes and thereby promote cargo delivery and optimal pigmentation.

Effect of dentin tubules on the mechanical properties of dentin - part III: Numerical, analysis

Imitating a real tooth and the periodontal supporting tissues, we have established a 2D finite element model and carried out a numerical analysis based on the inhomogeneous and anisotropic (IA) stress-strain relation and strength model of dentin proposed in the preceding Parts I and II, and the conventional homogeneous and isotropic (III) model, respectively. Quite a few cases of loadings for a non-defected and a defected tooth are considered. The numerical results show that the stress level predicted by the IA model is remarkably higher than that by the III model, revealing that the effect of the dentin tubules should be taken into a serious consideration from the viewpoint of biomechanics.

Characteristics of polypyrrole (PPy) nano-tubules made by templated ac electropolymerization

Electrochemical alternating current (ac) method designed for the synthesis of polypyrrole (PPy) nano-tubule arrays is the topic of this paper. Two-step anodic aluminum oxide (AAO) membrane is used as a template. The morphology of PPy nano-tubules is observed by SEM and discussed. FTIR spectra exhibit that the peaks of PPy nano-tubules shift compared to conventional PPy film. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Templated assembly of gold nanoparticles into microscale tubules and their application in surface-enhanced Raman scattering

We report a simple procedure to assemble gold nanoparticles into hollow tubular morphology with micrometer scale, wherein the citrate molecule is used not only as a reducing and capping agent, but also as an assembling template. The nanostructure and growth mechanism of microtubes are explored via SEM, TEM, FTIR spectra, and UV-vis spectra studies. The incorporation of larger gold nanoparticles by electroless plating results in an increase in the diameter of microtubes from 900 nm to about 1.2 mu m. The application of the microtubes before and after electroless plating in surface-enhanced Raman scattering (SERS) is investigated by using 4-aminothiophenol (4-ATP) as probe molecules. The results indicate that the microtubes both before and after electroless plating can be used as SERS substrates. The microtubes after electroless plating exhibit excellent enhancement ability.

Identification et caractérisation de gènes différemment exprimés dans les tubules proximaux de reins diabétiques et impliqués dans le développement de la néphropathie diabétique

La néphropathie diabétique est une maladie rénale caractérisée par un syndrome néphrotique et de la glomérulosclérose. Celle-ci est reliée à l’angiopathie de capillaires suite au diabète. Il s’agit d’une importante cause d’insuffisance rénale en Amérique. Or, les anomalies tubulaires comme l’apoptose ou le détachement de tubules des glomérules sont reconnues comme étant de bons marqueurs de progression de cette maladie. Ainsi, il a été proposé au cours des travaux reliés à cette thèse d’étudier les différents mécanismes moléculaires reliés à l’apoptose des tubules proximaux, en particulier dans un thème de relation avec les dommages reliés aux espèces réactives oxygénées (ROS). Une des hypothèses développée au cours de précédents travaux faisait état que l’une des sources initiales qui entrainent le développement de dommages tubulaires soit régulée à travers la production de ROS dérivés des NADPH oxydases. Ainsi, une des premières séries d’expériences entreprises au cours de cette thèse a été effectuée sur un modèle animal de diabète de type 2, la souris db/db. Suite à la caractérisation des différentes pathologies rénales et leur réduction par la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase dans les tubules proximaux, des expériences de micro-puces d’expression génétiques furent effectuées. À l’aide de cet outil et par des analyses bioinformatiques, il a été possible d’établir un profilage de gènes reliés à différentes voies de signalisation modulées par le diabète et la catalase. Ainsi, il a été possible d’effectuer de plus amples études sur des gènes reliés à l’apoptose surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques. Un des gènes pro-apoptotique mieux caractérisé durant cette thèse fut le gène Bmf, un membre de la famille des régulateurs de Bcl-2 impliqués dans l’apoptose via le relâchement de cytochrome c de la mitochondrie. Ainsi, il a été déterminé que ce gène est surexprimé dans les tubules proximaux de souris diabétiques, et que celui-ci était augmenté dans différents modèles in vitro de diabète. Cela a permis de conclure que Bmf joue sans doute un rôle important la régulation de l’apoptose et de l’atrophie des tubules proximaux. Une autre étude effectuée dans le cadre de cette thèse était reliée avec l’utilisation d’un modèle transgénique afin de mieux définir le rôle que jouent les dommages reliés au stress oxydatif dans la progression des pathologies rénales reliées à l’induction du système rénine-angiotensine. Les résultats obtenus ont permis de déterminer que la surexpression de l’enzyme antioxydante catalase a permis de réduire les différentes pathologies rénales observées dans les souris transgéniques, ce qui permet de conclure que les espèces réactives oxygénées jouen un rôle important dans le développement de l’hypertension et des dommages rénaux.

L'implication des tubules T dans la repolarisation ventriculaire chez la souris

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Effect of renoguanylin on hydrogen/bicarbonate ion transport in rat renal tubules

Renoguanylin (REN) is a recently described member of the guanylin family, which was first isolated from eels and is expressed in intestinal and specially kidney tissues. In the present work we evaluate the effects of REN on the mechanisms of hydrogen transport in rat renal tubules by the stationary microperfusion method. We evaluated the effect of 1 mu M and 10 mu M of renoguanylin (REN) on the reabsorption of bicarbonate in proximal and distal segments and found that there was a significant reduction in bicarbonate reabsorption. In proximal segments, REN promoted a significant effect at both 1 and 10 mu M concentrations. Comparing control and REN concentration of 1 mu M, JHCO(3)(-) . nmol cm(-2) s(-1) -1,76 +/- 0.11(control) x 1,29 +/- 0,08(REN) 10 mu m: P<0.05, was obtained. In distal segments the effect of both concentrations of REN was also effective, being significant e.g. at a concentration of 1 mu M (JHCO(3)(-), nmol cm(-2) s(-1) -0.80 +/- 0.07(control) x 0.60 +/- 0.06(REN) 1 mu m; P<0.05), although at a lower level than in the proximal tubule. Our results suggest that the action of REN on hydrogen transport involves the inhibition of Na(+)/H(+) exchanger and H(+)-ATPase in the luminal membrane of the perfused tubules by a PKG dependent pathway. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.