A glândula pineal sintetiza o hormônio melatonina à noite e este regula diversos sistemas fisiológicos, adaptando-os às exigências de cada momento do dia. O objetivo deste trabalho foi o de analisar o perfil noturno da síntese de melatonina na glândula pineal de ratos, em diferentes idades, tratados com glutamato monossódico (MSG) no período neonatal. Ratos Wistar, machos e fêmeas, receberam injeções de MSG (4mg/g/dia) ou de solução salina (0,9%) do 2º ao 8º dia pós-natal. Foram avaliados o peso corporal e dos tecidos adiposos, o comprimento naso-anal,o perfil noturno da síntese de melatonina e da atividade da enzima AANAT, o GTT e o ITT. O MSG induziu um aumento no peso dos tecidos adiposos, sem aumento do peso corporal. Não foi observada hiperglicemia, nem intolerância à glicose, mas sim resistência insulínica. A ritmicidade circadiana da melatonina e da AANAT foi preservada, mas houve um aumento de ambos no ZT 15. As alterações na síntese de melatonina parecem decorrer das lesões hipotalâmicas provocadas pelo MSG, pela redução do NPY, aumento da insulina ou da noradrenalina. / The pineal gland synthesizes melatonin exclusively at night. Melatonin is a temporal synchronizer of several physiological functions, adapting the organism to the diurnal environmental changes. The purpose of this work was to analyze the effects of neonatal monosodium glutamate (MSG) administration on the nocturnal profile of melatonin synthesis in the pineal gland. Wistar rats, males and females, were injected neonatally with MSG (4mg/g/day) or saline solution (0.9%) from the 2nd to 8th post-natal day. Body weight and adipose tissue weight, naso-anal length, nocturnal melatonin and AANAT activity profiles, GTT and ITT were analyzed. MSG induced a great increase in adipose depots without increase in body weight. It did not induce hyperglycemia nor glucose intolerance, but induced insulin resistance. Circadian rhythmicity of melatonin synthesis and AANAT activity was not altered, but there was an increase at ZT 15 in both. It seems that melatonin synthesis changes could be related to hypothalamic lesions, through a reduction in NPY or insulin/norepinephrine elevation.

A glândula pineal sintetiza o hormônio melatonina à noite e este regula diversos sistemas fisiológicos, adaptando-os às exigências de cada momento do dia. O objetivo deste trabalho foi o de analisar o perfil noturno da síntese de melatonina na glândula pineal de ratos, em diferentes idades, tratados com glutamato monossódico (MSG) no período neonatal. Ratos Wistar, machos e fêmeas, receberam injeções de MSG (4mg/g/dia) ou de solução salina (0,9%) do 2º ao 8º dia pós-natal. Foram avaliados o peso corporal e dos tecidos adiposos, o comprimento naso-anal,o perfil noturno da síntese de melatonina e da atividade da enzima AANAT, o GTT e o ITT. O MSG induziu um aumento no peso dos tecidos adiposos, sem aumento do peso corporal. Não foi observada hiperglicemia, nem intolerância à glicose, mas sim resistência insulínica. A ritmicidade circadiana da melatonina e da AANAT foi preservada, mas houve um aumento de ambos no ZT 15. As alterações na síntese de melatonina parecem decorrer das lesões hipotalâmicas provocadas pelo MSG, pela redução do NPY, aumento da insulina ou da noradrenalina. / The pineal gland synthesizes melatonin exclusively at night. Melatonin is a temporal synchronizer of several physiological functions, adapting the organism to the diurnal environmental changes. The purpose of this work was to analyze the effects of neonatal monosodium glutamate (MSG) administration on the nocturnal profile of melatonin synthesis in the pineal gland. Wistar rats, males and females, were injected neonatally with MSG (4mg/g/day) or saline solution (0.9%) from the 2nd to 8th post-natal day. Body weight and adipose tissue weight, naso-anal length, nocturnal melatonin and AANAT activity profiles, GTT and ITT were analyzed. MSG induced a great increase in adipose depots without increase in body weight. It did not induce hyperglycemia nor glucose intolerance, but induced insulin resistance. Circadian rhythmicity of melatonin synthesis and AANAT activity was not altered, but there was an increase at ZT 15 in both. It seems that melatonin synthesis changes could be related to hypothalamic lesions, through a reduction in NPY or insulin/norepinephrine elevation.

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont définis par l’association de troubles des interactions sociales, de troubles du langage et de comportements stéréotypés et intérêts restreints. Cette entité recouvre en réalité des situations cliniques très hétérogènes, tant par le spectre de sévérité des symptômes que par la variété des comorbidités et signes associés. Si l’étiologie génétique semble prépondérante, les mécanismes moléculaires impliqués semblent complexes et hétérogènes, et les associations génotype-phénotype inconstantes. Une stratégie possible pour décomposer cette hétérogénéité clinique et génétique consiste à s’appuyer sur des endophénotypes, ou phénotypes intermédiaires, pour définir des catégories plus homogènes sur le plan physiopathologique. Parmi les nombreux endophénotypes biologiques décrits dans les TSA, l’augmentation de la sérotonine sanguine est l’un des mieux documentés, mais les mécanismes en sont encore inconnus. Des déficits en mélatonine (qui est un dérivé de la sérotonine) ont également été rapportés par plusieurs études. L’objectif de cette thèse était de caractériser les anomalies de la voie sérotonine-mélatonine dans les TSA, et d’en étudier les mécanismes et les corrélats cliniques. L’exploration exhaustive de la voie sérotonine-mélatonine à partir de prélèvements sanguins dans une grande cohorte de plus de 200 patients avec TSA et leurs apparentés a permis d’estimer la prévalence de l’hypersérotoninémie dans les TSA à 45%, et celle du déficit en mélatonine à environ 60%. Cette étude a mis en évidence des anomalies du catabolisme de la sérotonine ainsi que des anomalies de la synthèse de la mélatonine, et a ainsi permis de proposer des mécanismes biochimiques à ces deux endophénotypes. Les anomalies de synthèse de la mélatonine, qui pourraient s’accompagner d’une augmentation de la N-acétylsérotonine, ont été confirmées sur des échantillons de glandes pinéales et de tractus gastro-intestinal (sources majeures de mélatonine et de sérotonine de l’organisme) issus de patients avec TSA. Les gènes impliqués dans la synthèse de la mélatonine (gènes codant pour les enzymes AANAT et ASMT) ont été étudiés dans les TSA, ainsi que dans des pathologies neurodéveloppementales connexes. Les anomalies de la synthèse de mélatonine pourraient être associées aux troubles du sommeil, fréquents chez les patients avec TSA / Autism Spectrum Disorders (ASD) are defined by three core symptoms: social interaction impairments, language impairments, and stereotyped behavior and restricted interests. Beyond this definition lie extremely diverse clinical situations, in terms of symptoms severity as well as comorbidities and associated features. The aetiology of ASD is considered to be mostly genetic, but the molecular mechanisms involved seem to be complex and heterogeneous, and the genotype-phenotype associations elusive. One possible strategy for decomposing the clinical and genetic complexity is to focus on endophenotypes, or intermediate phenotypes, to define more homogeneous pathophysiological categories. Among many biological endophenotypes reported in ASD, the increase of blood serotonin is well documented but still unexplained. Deficits in melatonin (which chemically derives from serotonin) have also been described. The aim of this work was to characterize the impairments of the serotonin-melatonin pathway in ASD, and to address their mechanisms and clinical correlates. Based on a comprehensive assessment of the serotonin-melatonin pathway from blood samples in a large cohort of 200 patients with ASD and their relatives, the prevalence of hyperserotonemia in ASD was estimated to be 45%, and that of melatonin deficit about 60%. Impairments of serotonin catabolism were shown, as well as impairments of melatonin synthesis, thus providing biochemical mechanisms for both endophenotypes. Abnormal melatonin synthesis, which may involve an increase in N-acetylserotonin, was confirmed on pineal gland and gastro-intestinal tract samples (i.e. the major sources of melatonin and serotonin) from patients with ASD. The genes involved in melatonin synthesis (coding for AANAT and ASMT enzymes) were studied in ASD and in related neurodevelopmental disorders. Abnormal melatonin synthesis may be associated with sleep disorders, frequently observed in patients with ASD

A pineal participa da sincronização do organismo pela síntese de melatonina. Diabetes é um distúrbio metabólico caracterizado por hiperglicemia. Diante da controvérsia sobre a síntese de melatonina em animais diabéticos, esse trabalho objetivou avaliar as alterações da glândula pineal mediante o diabetes induzido por STZ (60mg/kg, i.p.). Ratos wistar (250-280g, 12h/12h claro/escuro) foram utilizados em todos os procedimentos que envolveram técnicas de FACS, microdiálise, HPLC, radiometria da atividade enzimática e qPCR. Os resultados mostraram que o diabetes causa diminuição (50%) e perda do perfil mono/bifásico da síntese pineal de melatonina, que não é causada por necrose ou apoptose dos pinealócitos e reflete um desarranjo no metabolismo pineal, evidenciado pela diminuição na atividade da AANAT (55%). Observou-se também um desbalanço rítmico de fatores determinantes como a expressão do receptor ß1 e a atividade e expressão das enzimas TPH1 e HIOMT. A menor concentração de melatonina circulante pode ser um fator contribuinte para o desenvolvimento da doença. / The gland is involved in the organism synchronization via its hormone melatonin. Diabetes involves hyperglicemia and insulin synthesis/signaling impairment. The aim of this work was to evaluate the pineal melatonin synthesis in STZ-diabetic rats (60mg/kg, i.p.). Male wistar rats (250-280g, 12h/12h light/dark) were used as the animal model and FACS, microdialysis, HPLC, enzyme activity assay and qPCR were the techniques used to evaluate the pineal phisiology. The results show a decrease in pineal melatonin (50%) and a circadian profile impairment that were not due to necrosis or apoptosis. This finding reflects an important impairment in the pineal metabolism that was related to a decrease in AANAT activity (55%). An alteration in the rhthmicity of important factors, such as the ß1-adrenergic receptor expression and the TPH1 and HIOMT activity and expression, was also observed. This decrease in circulating melatonin may be of fundamental importance to the establishment and maintenance of diabetes.

A pineal participa da sincronização do organismo pela síntese de melatonina. Diabetes é um distúrbio metabólico caracterizado por hiperglicemia. Diante da controvérsia sobre a síntese de melatonina em animais diabéticos, esse trabalho objetivou avaliar as alterações da glândula pineal mediante o diabetes induzido por STZ (60mg/kg, i.p.). Ratos wistar (250-280g, 12h/12h claro/escuro) foram utilizados em todos os procedimentos que envolveram técnicas de FACS, microdiálise, HPLC, radiometria da atividade enzimática e qPCR. Os resultados mostraram que o diabetes causa diminuição (50%) e perda do perfil mono/bifásico da síntese pineal de melatonina, que não é causada por necrose ou apoptose dos pinealócitos e reflete um desarranjo no metabolismo pineal, evidenciado pela diminuição na atividade da AANAT (55%). Observou-se também um desbalanço rítmico de fatores determinantes como a expressão do receptor ß1 e a atividade e expressão das enzimas TPH1 e HIOMT. A menor concentração de melatonina circulante pode ser um fator contribuinte para o desenvolvimento da doença. / The gland is involved in the organism synchronization via its hormone melatonin. Diabetes involves hyperglicemia and insulin synthesis/signaling impairment. The aim of this work was to evaluate the pineal melatonin synthesis in STZ-diabetic rats (60mg/kg, i.p.). Male wistar rats (250-280g, 12h/12h light/dark) were used as the animal model and FACS, microdialysis, HPLC, enzyme activity assay and qPCR were the techniques used to evaluate the pineal phisiology. The results show a decrease in pineal melatonin (50%) and a circadian profile impairment that were not due to necrosis or apoptosis. This finding reflects an important impairment in the pineal metabolism that was related to a decrease in AANAT activity (55%). An alteration in the rhthmicity of important factors, such as the ß1-adrenergic receptor expression and the TPH1 and HIOMT activity and expression, was also observed. This decrease in circulating melatonin may be of fundamental importance to the establishment and maintenance of diabetes.

Des anomalies biochimiques de la voie sérotonine-N-acétylsérotonine-mélatonine ont été observées dans les Troubles du Spectre Autistique (TSA) et la prématurité. Cependant, les mécanismes moléculaires de régulation de cette voie et les causes des anomalies biochimiques observées dans ces maladies sont encore mal connus. Afin de mieux comprendre les bases génétiques de la voie sérotonine-N-acétylsérotonine-mélatonine, nous avons utilisé une approche de génétique quantitative au travers de deux populations d’étude indépendantes, dans lesquelles des paramètres de cette voie ont été mesurés. Ces deux cohortes, composées d’une part de plus de 250 familles avec autisme et plus de 300 témoins et d’autre part, de 183 nouveau-nés dont 93 nés très prématurés, incluent ainsi des individus présentant deux situations pathologiques différentes associées à des anomalies de cette voie. Une première étude de la voie sérotonine-N-acétylsérotonine-mélatonine dans les familles avec TSA a permis d’obtenir des estimations de l’héritabilité au sens strict, allant de 0,22 pour la mélatonine à 0,72 pour la N-acétylsérotonine (NAS). Des études d’association portant dans un premier temps sur une liste de 812 gènes candidats pour la régulation de la voie sérotonine-NAS-mélatonine et dans un second temps sur tout le génome, n’ont pas permis d’identifier des variants significativement associés aux traits biochimiques. Cependant, des études d’association par gènes ont permis d’identifier trois nouveaux gènes candidats (IL21R, JMJD7 et MAPKBP1) pour la régulation de cette voie dans les familles avec TSA ainsi qu’un nouveau gène (RAET1G) dans la cohorte de nouveau-nés prématurés et témoins. Enfin une étude biochimique des phénol-sulfotransférases (PST) dans les familles avec TSA a mis en évidence une faible activité enzymatique chez 29% des patients en comparaison avec les témoins (5ème percentile). Le séquençage et le génotypage du nombre de copies des gènes de la famille SULT1A1 n’ont pas permis d’identifier des variations génétiques associées aux TSA, à l’activité PST, ou aux taux de sérotonine et de mélatonine. En conclusion, ces résultats confirment la complexité de l’architecture génétique de la voie sérotonine-NAS-mélatonine. D’autre part, ils ont permis de mettre en évidence une héritabilité élevée de cette voie et d’identifier de nouveaux gènes candidats pour comprendre la diversité inter-individuelle de cette voie chez les personnes avec TSA, les enfants prématurés et la population générale. / Biochemical abnormalities of the serotonin-N-acetylserotonin-melatonin pathway have been reported in many clinical conditions such as Autism Spectrum Disorders and preterm birth. However, molecular mechanisms underlying this pathway regulation, as well as the causes of these biochemical abnormalities remain largely unknown. The aim of this study was thus to characterize the genetic basis of the serotonin-N-acetylserotonin-melatonin pathway. To do so, we used a quantitative genetic approach in two independent populations that were previously biochemically explored for this pathway. One cohort consisted of more than 250 families with ASD and more than 300 controls and the other was composed of 183 infants including 93 very preterm newborns. Both cohorts included individuals with clinical conditions associated with disruptions of the serotonin-N-acetylserotonin-melatonin pathway. Narrow sense heritability analysis of this pathway showed relatively high estimates, ranging from 0.22 for melatonin to 0.72 for N-acetyserotonin (NAS). First, candidate-gene association studies including 812 genes related to the serotonin-NAS-melatonin pathway, then genome-wide association studies were conducted. These analyses did not identify any variant associated at the genome-wide significance level. However, a gene-based approach identified three new candidate genes (IL21R, JMJD7 and MAPKBP1) for the regulation of the pathway in families with ASD as well as one gene (RAET1G) in the cohort of preterm and term newborns. Finally, a biochemical exploration of the phenol-sulfotransferases (PST) in families with ASD revealed a decreased enzyme activity in 29% of patients compared with controls (5th percentile). SULT1A1-4 genes were then sequenced and copy number variants (CNV) were genotyped. No genetic variant could be significantly associated with PST activity, melatonin and serotonin levels, or ASD status. In conclusion, these results confirm the complexity of serotonin-NAS-melatonin pathway genetic architecture. Furthermore, this study revealed high heritability of this pathway and identified new candidate genes to understand the inter-individual variability of this pathway in ASD, preterm birth and the general population.

Les troubles du spectre autistique (TSA) sont définis par l'association de troubles des interactions sociales, de troubles du langage et de comportements stéréotypés et intérêts restreints. Cette entité recouvre en réalité des situations cliniques très hétérogènes, tant par le spectre de sévérité des symptômes que par la variété des comorbidités et signes associés. Si l'étiologie génétique semble prépondérante, les mécanismes moléculaires impliqués semblent complexes et hétérogènes, et les associations génotype-phénotype inconstantes. Une stratégie possible pour décomposer cette hétérogénéité clinique et génétique consiste à s'appuyer sur des endophénotypes, ou phénotypes intermédiaires, pour définir des catégories plus homogènes sur le plan physiopathologique. Parmi les nombreux endophénotypes biologiques décrits dans les TSA, l'augmentation de la sérotonine sanguine est l'un des mieux documentés, mais les mécanismes en sont encore inconnus. Des déficits en mélatonine (qui est un dérivé de la sérotonine) ont également été rapportés par plusieurs études. L'objectif de cette thèse était de caractériser les anomalies de la voie sérotonine-mélatonine dans les TSA, et d'en étudier les mécanismes et les corrélats cliniques. L'exploration exhaustive de la voie sérotonine-mélatonine à partir de prélèvements sanguins dans une grande cohorte de plus de 200 patients avec TSA et leurs apparentés a permis d'estimer la prévalence de l'hypersérotoninémie dans les TSA à 45%, et celle du déficit en mélatonine à environ 60%. Cette étude a mis en évidence des anomalies du catabolisme de la sérotonine ainsi que des anomalies de la synthèse de la mélatonine, et a ainsi permis de proposer des mécanismes biochimiques à ces deux endophénotypes. Les anomalies de synthèse de la mélatonine, qui pourraient s'accompagner d'une augmentation de la N-acétylsérotonine, ont été confirmées sur des échantillons de glandes pinéales et de tractus gastro-intestinal (sources majeures de mélatonine et de sérotonine de l'organisme) issus de patients avec TSA. Les gènes impliqués dans la synthèse de la mélatonine (gènes codant pour les enzymes AANAT et ASMT) ont été étudiés dans les TSA, ainsi que dans des pathologies neurodéveloppementales connexes. Les anomalies de la synthèse de mélatonine pourraient être associées aux troubles du sommeil, fréquents chez les patients avec TSA