Duchenne muscular dystrophy (DMD) is a genetic disorder characterized by the absence of dystrophin in the muscle cell membranes, rendering them susceptible to mechanical damage. DMD leads to respiratory or cardiac muscle failure and death. We hypothesized that alterations in contractile protein function contribute to DMD muscle weakness. We measured muscle strip stress, myosin heavy chain (MHC) isoform composition, velocity (ʋmax) of actin propulsion by myosin, and relative myosin force in control and mdx mouse (C57Bl/10) diaphragms. Stress was statistically smaller for mdx (0.23kg/cm2±0.11; mean±SE) than control (0.69kg/cm2±0.01) whereas the MHC isoform composition was not statistically different (type I: p=0.423, type IIa/IIx: p=0.804, type IIb: p=0.401). υmax of mdx myosin (1.24µm/s±0.07) was not statistically different from control (1.37µm/s±0.12; p=0.353). Relative myosin force was not statistically different between control and mdx myosin (p=0.932). Thus, alterations in myosin molecular function do not contribute to the weakness of the mdx mouse diaphragm. / La dystrophie musculaire de Duchenne (DMD) est une maladie génétique caracterisée par un manque de dystrophine dans la membrane des cellules musculaires, les rendant susceptibles au dommage mécanique. La mort survient suite à l'insuffisance des muscles cardiaques ou respiratoires. Notre hypothèse est que des altérations au niveau des protéines contractiles jouent un rôle dans la faiblesse musculaire de la DMD. Dans cette étude, nous avons mesuré le stress généré par des faisceaux musculaires, la composition des isoformes de la chaîne lourde de myosine (MHC), la vélocité (υmax) de propulsion de l'actine par la myosine, et la force relative de la myosine de diaphragme de souris control et mdx (C57Bl/10). Nous avons observé que le stress est statistiquement plus petit pour la souris mdx (0.23±0.11; moyenne±SE) que pour le control (0.69±0.01), mais que la composition de MHC n'est pas statistiquement différente (type I: p=0.423, type IIa/IIx: p=0.804, type IIb: p=0.401). υmax de la myosine mdx (1.24µm/s±0.07) n'est pas statistiquement différente du control (1.37µm/s±0.12; p=0.353). La force relative n'est pas statistiquement différente entre la myosine control et mdx (p=0.932). Donc des altérations de la fonction moléculaire de la myosine ne contribuent pas à la faiblesse du diaphragme de la souris mdx.

Diethylstilbestrol (DES), a potent endocrine disruptor, alters the physiologic function of endogenous steroid hormones. Moreover, the fetus is highly susceptible to epigenetic reprogramming and thus DES exposure in utero is thought to cause epigenetic changes by altering the methylation status of CpG islands in the promoter region of genes. DES was prescribed to pregnant women exposing the fetus and was used in agriculture exposing the general public. Fetal, neonatal and adult cardiomyocytes express estrogen receptors suggesting that DES might impact the heart. Furthermore, calcium-handling genes in cardiomyocytes are regulated by estrogen receptors and thus are subject to epigenetic changes following DES exposure in utero. As a prelude to exposure to environmental endocrine disruptors, we treated pregnant C57bl/6n mice with DES at gestational days 11-14 and examined cardiac structure/function and calcium handling gene expression in adult progeny. We hypothesized that gestational DES alters cardiac structure/function and expression of calcium handling proteins in cardiomyocytes. It was found that gestational DES exposure had an impact on sex ratio and exhibited sex specific differences on gross anatomy (body weight and anogenital distance) of male and female pups at weaning and at adulthood. Furthermore, in utero exposure to DES impacted cardiac structure/function and gene expression of sedentary C57Bl/6n mice in a sex dependent manner. The altered echocardiographic parameters and expression profile of calcium handling proteins of swim exercised DES treated males suggest that they did not remodel normally and could not cope with the physiological stress of swim exercise as well as DES treated females. / Diéthylstilbestrol (DES), un perturbateur endocrinien, perturbe le fonctionnement physiologique des hormones stéroïdes endogène. L'ADN génomique est considérablement susceptible à la reprogrammation épigénétique durant le développement du fétus et donc l'exposition du fétus au DES in utero peut causer des changements épigénétiques en modifiant la methylation de l'ADN dans les régions promoteur des gènes. Le DES fut prescrit aux femmes enceintes exposant leur foetus et était utilisée en agriculture exposant le public général. Les cardiomyocytes des fétus, des nouveaux nés et des adultes expriment des récepteurs oestrogéniques suggérant que le DES peut influencer le cœur. De plus, les gènes qui contrôlent l'homéostasie du calcium dans les cardiomyocytes sont régulés par les récepteurs oestrogéniques et donc l'exposition au DES in utero pourrait causer des changements épigénétique dans ces gènes. Pour utiliser l'exposition environnementale des perturbateurs endocriniens come modèle, nous avons exposé des souris C57bl/6n enceinte au DES pendant les jours 11-14 de leur grossesse. Nous avons par la suite examiné la structure et le fonctionnement cardiaque, ainsi que l'expression des gènes qui contrôlent l'homéostasie du calcium dans le cœur. Notre hypothèse suggère que le DES modifie la structure et le fonctionnement cardiaque ainsi que l'expression des gènes qui contrôle l'homéostasie du calcium dans le cœur chez les souris adultes. L'exposition au DES pendant la grossesse a modifié le rapport de ratio de sexe et a induit des différences dans l'anatomie (poids et distance anogenital) entre les deux sexes. De plus, la structure et le fonctionnement du cœur ainsi que l'expression des gènes qui contrôlent l'homéostasie du calcium dans les souris sédentaires on été influencés par l'exposition au DES in utero. Les modifications des paramètres écho-cardiographiques et du profil d'expression des gènes qui contrôlent l'homéostasie du calcium dans les souris males exposées au DES qui ont nagé suggèrent que leur cœur n'a pas remodelé normalement et que les souris males ne pouvaient pas coopérer avec le stress physiologique de la natation autant que les souris femelles exposées au DES.

The central nervous system is extremely sensitive to global and local changes in pH, which are important to neural survival and excitability. Ion transporters that move acid-base equivalents regulate cellular pH and can therefore influence neuronal homeostasis. The SLC9a family of mammalian alkali cation-proton exchangers, commonly known as sodium-proton exchangers (NHE), are transmembrane proteins that normally catalyze the electroneutral exchange of extracellular sodium (and/or potassium) for intracellular protons. Thus, NHE contribute to the regulation of intracellular pH and volume homeostasis. The NHE family consists of eleven isoforms that have differential tissue distributions, subcellular locations and regulatory functions. Within the nervous system, many of the NHE isoforms can be detected. However, mRNA of the fifth isoform of the exchanger family demonstrates an enriched expression in nervous tissues unlike any other NHE isoform. Despite the unique localization of NHE5, defining a precise physiological role for the exchanger has proven difficult. More information about the regulation of NHE5 would provide insight into the role of the exchanger in nervous tissue. Moreover, its protein expression amongst brain tissues has not been confirmed, nor has the subcellular distribution of the exchanger, although this information could suggest its endogenous functions. To elucidate the localization of NHE5, a highly selective and specific rabbit polyclonal antibody was generated. This antibody was used to determine the subcellular localization of NHE5, which partially colocalized with the transferrin receptor in primary neuronal cultures. Electron microscopy of immune-labelled cortical and hippocampal sections revealed that NHE5 can be found close to synapses and in the soma of different neural cells. Using an immunocytochemical and pharmacological approach, the presence and activity of NHE5 was detected in glial cells.In addition to the lack of information pertaining to NHE5 localization, little is known about the function and regulation of this exchanger compared to its homologues NHE1 and NHE3. Considering the high metabolic rates of brain tissues and the acidic nature of the by-products of metabolism, it was hypothesized that NHE5 may be necessary to regulate cytosolic pH. This hypothesis was supported by the finding that the metabolic sensor, AMPK, interacts with NHE5, as determined by a yeast two-hybrid screen. The activation of AMPK by metabolic stressors stimulated heterologously expressed NHE5 activity at the plasma membrane through phosphorylation of specific serine sites in the C-terminal tail of the exchanger. The observable increase in NHE5 activity was the result of its redistribution to the cell surface rather than a change in its kinetic properties. The observations in cell culture were mimicked in primary hippocampal cultures, where pharamacological activation of AMPK and metabolic inhibition induced a greater abundance of NHE5 in close proximity to the cell surface. Finally, the results of the aforementioned yeast two-hybrid screen yielded another interacting partner, GAPDH, which plays a key role during glycolysis. Inhibition of GAPDH enzymatic activity and cellular metabolic stress both increased the association between GAPDH and NHE5, and also increased the surface abundance of NHE5, and its catalytic activity. These data demonstrate the subcellular and cell-type specific localization of endogenous NHE5 protein and provide evidence for a novel physiological role of NHE5 in maintaining cell metabolic status and reveals AMPK and GAPDH as novel regulators of the brain-enriched exchanger. / Le système nerveux central est extrêmement sensible aux changements globaux et locaux de pH, qui sont importantes pour la survie et de l'excitabilité des neurones. Les transporteurs d'ions déplacent les équivalents acido-basiques et régularise le pH cellulaire. SLC9a est la famille des échangeurs mammifères cation alcalins-proton, communément connue sous le nom de sodium-proton échangeurs (NHE), sont des protéines transmembranaires qui, normalement, catalysent l'échange de sodium extracellulaire (et/ou de potassium) pour les protons intracellulaires dans une manier électroneutre. Ainsi, la famille NHE contribue à la régulation du pH intracellulaire et de l'homéostasie du volume. La famille se compose de onze NHE isoformes qui se différencie par leurs distributions tissulaires, leurs lieux et leurs fonctions de réglementation subcellulaires. Dans le système nerveux, la plupart des isoformes de NHE peuvent être détectées. L'ARNm du cinquième isoforme, démontre une expression enrichi en tissus nerveux qui ne ressemble à aucun autre isoforme NHE. Malgré la localisation unique de NHE5, la définition d'un rôle physiologique précis pour l'échangeur s'est avérée difficile. Avec plus d'informations sur la réglementation des NHE5 nous pourrions avoir un aperçu du rôle de l'échangeur dans le tissu nerveux. Par ailleurs, son expression protéique chez les tissus du cerveau n'a pas été confirmée, ni la distribution subcellulaire de l'échangeur. Pour élucider la localisation de NHE5, un anticorps polyconal de lapin hautement sélectif et spécifique a été généré. Cet anticorps a été utilisé pour déterminer la localisation subcellulaire des NHE5, qui a partiellement colocalisés avec le récepteur de la transferrine dans des cultures primaires de neurones. Nous avons labellisés les sections corticales et hippocampiques avec notre anti-corps conguger a L'or. Puis, la microscopie électronique a révélée que NHE5 peut se retrouver à proximité de synapses et dans le soma des cellules neurales. En utilisant une approche immunocytochimique et pharmacologique, la présence et l'activité de NHE5 a été détectée dans les cellules gliales.Par rapport à son homologues NHE1 et NHE3, nous en connaissons peu au sujet de la fonction, de la régulation et de la localisation de NHE5. Compte tenu de son taux élevé dans le métabolisme des tissus du cerveau et de la nature acide des sous-produits du métabolisme, l'hypothèse émis est que NHE5 est peut-être nécessaire pour régulariser le pH cytosolique des neurones. Cette hypothèse a été confirmée par un double hybride de levure qui permet la découverte de l'interaction entre le NHE5 et le capteur métabolique AMPK. Les facteurs de stress métabolique stimulent l'activation de AMPK qui phosphoralise deux sérines sur la queue C-terminale de NHE5. Cette phosphoralisation augmente l'activité de NHE5 à la membrane cellulaire. L'augmentation observée dans l'activité de NHE5 était la raison de sa redistribution à la surface des cellules plutôt qu'un changement dans ses propriétés cinétiques. Les observations en culture cellulaire ont été imitées dans des cultures primaires de l'hippocampe, où l'activation de l'AMPK par inhibition pharamacologique métabolique induit une plus grande abondance de NHE5 à proximité de la surface cellulaire. Enfin, les résultats du double-hybride de levure ont donnés un autre partenaire d'interaction, GAPDH, qui joue un rôle clé au cours de la glycolyse. L'inhibition de l'activité enzymatique de GAPDH et du stress métabolique cellulaire a augmenté l'association entre la GAPDH et NHE5, l'abondance de surfaces de NHE5 et son activité catalytique. Ces données démontrent la localisation subcellulaire et cellulaire spécifique, des protéines endogènes de NHE5. Elles fournissent des preuves pour un nouveau rôle physiologique de NHE5 dans le maintien de l'état métabolique des cellules et révèlent l'AMPK et GAPDH comme nouveaux régulateurs de l'échangeur enrichi du cerveau.

Selective visual attention is the cognitive mechanism that allows us to filter out behaviorally irrelevant signals in favor of the relevant. Animal and human studies suggest that a network of frontoparietal brain areas is critically involved in the control of attention. To date, the neural mechanisms underlying target selection and attentional filtering are poorly understood. This thesis investigates first, how individual neurons in the dorsolateral prefrontal cortex of macaque monkeys filter targets from distracters and contribute to the top-down control of attention; and second, by means of magnetoencephalography, how attentional control signals operate in the frontoparietal network as a whole. I first studied the signals encoded by single dorsolateral prefrontal cortex neurons during an attention task and evaluated their attentional filtering performance. I found that individual neurons reliably encoded the position of the target and strongly filtered relevant from irrelevant signals. Importantly, the neurons' filtering performance correlated with the animals' behavior; this relationship was largely based on the neurons' inhibitory response to the distracter, stressing the importance of suppressive mechanisms for attentional control.Next, based on the selectivity profiles of single cells in the dorsolateral prefrontal cortex, I characterized two functionally distinct populations of neurons. I studied the signals carried by these populations and compared their temporal target selection dynamics. I found that the groups differed significantly in their selection latency and the extent to which they were gated by task demands. I provide evidence that these groups of cells receive different input signals and play distinct roles during top-down attention. These results shed light on the neural circuitry underlying attentional control within the dorsolateral prefrontal cortex. Finally, I used MEG recordings to investigate the mechanisms of attentional control in the human brain. I found that attentional top-down signals are encoded in the evoked neuromagnetic activity of the parietal cortex and extrastriate visual cortex. I provide evidence that these signals reflect the probability of a stimulus for being the target and flexibly adjust to current task demands. Taken together, my findings provide important new insight into how the brain controls the allocation of attention. I provide evidence that neurons in the dorsolateral prefrontal cortex of monkeys are critically involved in this process and constitute distinct populations of cells that collectively mediate top-down attention. I show that in the human brain, attentional control signals modulate activity in the parietal and extrastriate visual cortices depending on current task demands. / L'attention visuelle sélective est le mécanisme cognitif qui nous permet de filtrer les signaux comportementaux pertinents des signaux non pertinents. Des études réalisées chez l'humain et l'animal suggèrent qu'un réseau d'aires cérébrales fronto-pariétales est impliqué de façon cruciale dans le contrôle de l'attention. À ce jour, les mécanismes neuronaux qui sous-tendent l'allocation et le filtrage attentionnel sont mal compris. Cette thèse étudie, en premier lieu, comment les neurones du cortex préfrontal dorsolatéral des singes macaques filtrent les signaux pertinents des distracteurs et contribuent ainsi à la régulation top-down de l'attention et, en deuxième lieu, explore comment les signaux attentionnels sont organisés dans le réseau frontopariétal par le biais de la magnétoencéphalographie. J'ai d'abord étudié l'activité de neurones du cortex dorsolatéral préfrontal au cours d'une tâche d'attentionnelle et évaluée leurs performances de filtrage attentionnel. J'ai trouvée que les neurones encodent la position de la cible de manière fiable et filtrent adéquatement les signaux pertinents des non pertinents. Mais encore, la qualité du filtrage attentionnel des neurones était corrélée avec la performance comportementale des animaux à la tâche. Cette relation était en grande partie basée sur la réponse inhibitrice des neurones face aux stimuli distracteurs, ce qui soutient l'importance des mécanismes d'inhibition neuronal pour le contrôle attentionnel. Ensuite, s'appuyant sur les divers profils de sélectivité des neurones dans le cortex préfrontal dorsolatéral, j'ai tenté de caractériser deux populations de neurones fonctionnellement distinctes. J'ai étudié les signaux générés par ces populations et comparé leurs dynamiques temporelles lors de l'identification de cibles attentionnelles. J'ai trouvé que les populations neuronales différaient significativement quant à leur temps de latence de sélection et dans la mesure dans laquelle ils étaient modulés par les exigences de la tâche. Ainsi, j'ai fourni quelques indices indiquant que ces groupes de cellules reçoivent bien des signaux d'entrée différents et jouent des rôles distincts au cours du contrôle top-down de l'attention. Ces résultats éclaircissent le fonctionnement des circuits neuronaux qui sous-tendent le contrôle attentionnel dans le cortex préfrontal dorsolatéral du macaque.Enfin, j'ai utilisé la magnétoencéphalographie pour étudier les mécanismes de contrôle attentionnel dans le cerveau humain. J'ai démontré que des signaux de contrôle attentionnel top-down sont encodés dans l'activité évoquée neuromagnétique du cortex pariétal et du cortex extrastrié visuel. Ces résultats suggèrent que ces signaux neuronaux reflètent la probabilité d'un stimulus d'être considéré comme une cible attentionnelle et que ceux-ci s'adaptent en fonction des exigences de la tâche.Pris dans leur ensemble, ces résultats fournissent de nouvelles explications sur la façon dont le cerveau contrôle l'attribution de l'attention. Je soutient que les neurones dans le cortex préfrontal dorsolatéral des singes macaques sont grandement impliqués dans ce processus et constituent des populations distinctes de cellules qui, collectivement, permettent le contrôle de l'attention. Finalement, je propose que, dans le cerveau humain, les signaux de contrôle attentionnel modulent l'activité des cortex pariétal et extrastrié visuel en fonction des demandes de la tâche attentionnelle actuelle.

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The ErbB2 receptor is found to be overexpressed and/or amplified in 20-30% of all breast cancer cases, which tend to have aggressive behaviors and often metastasize to distant organs making them difficult to treat in the clinic. It has been previously shown that the Dock180 and ELMO1 proteins work together to promote cell motility and invasion in a Rac-dependant manner under physiological and pathological conditions. Rac is a small GTPase well known to act on proliferation, migration and invasion and has been linked to development and metastasis of several types of human cancers. This prompted us to study in more detail the implication of Dock180 in breast cancer progression and metastasis. Here, we use a transgenic MMTV-NIC mouse model, in which we introduced a conditional deletion of Dock180 to investigate its importance in ErbB2-mediated mammary tumorigenesis and metastasis. Our data suggest that the expression of Dock180 is dramatically increased at the periphery and invasive fronts of tumors. We found that deletion of Dock180 did not significantly alter ErbB2-induced tumor onset but does have an impact on tumor growth. Moreover, the loss of Dock180 decreased the number of metastases to lungs by 7-fold. Interestingly, both Dock180 and STAT3, a Rac target, are highly activated at invasive fronts of tumors. Conversely, we found less activation of STAT3 in tumors arising from Dock180 deficient mice, suggesting a role for Dock180 upstream of STAT3 in tumor invasiveness. Here, we identify Dock180 as an important mediator of ErbB2-driven tumor dissemination and suspect that it may be acting by promoting STAT3 activation at the invasive front of breast tumors. / Le récepteur ErbB2 est surexprimé et/ou amplifié dans 20 à 30% des cas de cancer du sein. Ces cancers du sein ErbB2-surexprimés ont tendance à avoir un phénotype agressif et souvent métastasent vers des organes éloignés, ce qui les rend difficiles à traiter en clinique. Il a été précédemment démontré que les protéines Dock180 et ELMO1 travaillent ensemble pour promouvoir la motilité cellulaire et l'invasion de manière Rac-dépendante dans des conditions physiologiques et pathologiques. Rac est une petite GTPase bien connue pour agir sur la prolifération, la migration et l'invasion et qui a été liée au développement de plusieurs types de cancer et de métastases chez l'homme. Cela nous a incité à étudier plus en détail l'implication de Dock180 dans la progression du cancer du sein et des métastases. Ici, nous utilisons un modèle de souris transgénique, le MMTV-NIC, où nous y avons introduit une délétion conditionnelle de Dock180 afin d'investiguer son importance dans la tumorigénèse mammaire et les métastases médiées par ErbB2. Nos données suggèrent que l'expression de Dock180 est dramatiquement augmentée à la périphérie et aux fronts invasifs des tumeurs. Par ailleurs, l'absence de Dock180 ne modifie pas l'apparition de tumeurs ErbB2-induites mais a un impact sur la croissance tumorale. En outre, la perte de Dock180 diminue de 7 fois le nombre de métastases aux poumons. De plus, Dock180 et STAT3, une cible de Rac, sont fortement activés aux fronts invasifs des tumeurs. Inversement, nous avons trouvé moins d'activation de STAT3 dans les tumeurs provenant de souris déficientes pour Dock180, suggérant un rôle pour cette protéine en amont de STAT3 dans l'envahissement tumoral. Ici, nous avons identifié Dock180 comme un médiateur important de la dissémination tumorale conduite par ErbB2 et nous suspectons qu'il pourrait agir en favorisant l'activation de STAT3 aux fronts invasifs des tumeurs mammaires.

Motion sickness (MS) has been experienced for thousands of years, yet much is still unknown about this disorder. For example, the purpose of MS is not yet understood, nor is the underlying neuroanatomy and neurophysiology of the disorder known.A recent theory states that MS is a mechanism that limits inappropriate, self-generated motor strategies that can cause inadvertent changes in the function of the vestibular system and therefore lead to disordered postural, locomotor, and gaze control (Watt et al., 1992). In light of this theory, MS may best be studied under actively- rather than passively-generated conditions. For that reason, self-generated coriolis stimulation (CS) was used to induce MS in susceptible subjects in this thesis. An important feature of CS is that for a given head movement, the pattern of vestibular stimulation depends on the direction of whole-body of rotation. The thesis consists of three parts. First, a method had to be devised to reposition subjects accurately within the positron emission tomography (PET) scanner after they performed the active, MS-inducing stimulus. Secondly, the effects of CS were assessed in a functional brain imaging study. Positron emission tomography was used to determine which brain areas are active when a person experiences the signs and symptoms of, and emotional reactions to, MS. Thirdly, the consequences of the direction-specific vestibular stimulation patterns of CS were studied by determining the effect of direction of rotation on adaptation to CS.As a result of these experiments, a safe and effective head holder was developed, some of the brain structures involved in MS were revealed, and a unique method for producing MS in a laboratory setting was further characterized. / Le mal des transports, bien qu'expérimenté depuis des milliers d'années, est somme toute majoritairement méconnu. Entre autre, la raison d'être de ce trouble n'est pas encore comprise ainsi que sa neuroanatomie et sa neurophysiologie sous-jacentes.Une récente théorie stipule que le mal des transports serait le résultats d'un mécanisme qui limiterait certaine activités moteurs volontaires inappropriées pouvant causer des changements involontaires de la fonction vestibulaire et donc, mener à une distorsion de la posture, des patrons moteurs et du contrôle visuel (Watt et al., 1992). À la lumière de cette théorie, le mal des transports peut probablement être mieux étudié dans des conditions de mouvements actifs plutôt que passifs. Pour cette raison, dans cette thèse, la stimulation coriolis (SC) autogénérée a été utilisée afin d'induire le mal des transports chez des sujets susceptibles. Une caractéristique importante de la SC est que pour un mouvement de tête donné, le patron de la stimulation vestibulaire dépend de la direction globale de la rotation du corps.Cette thèse consiste en trois parties. Premièrement, une méthode a dû être conçue afin de pouvoir repositionner les sujets de façon precise à l'intérieur du scannographe de tomographie par émission de positons après qu'ils aient effectué la stimulation active du mal des transports. Deuxièment, les effets de la SC furent évalués par une étude d'imagerie cérébrale fonctionnelle. La tomographie par émission de positons a été utilisé pour déterminer quelle partie du cerveau sont actives lorsqu'une personne éprouve les signes, symptômes et réactions émotionnelles du mal des transports. Troisièment, les conséquences des patrons spécifiques à la direction de la stimulation vestibulaire par la SC ont été étudiés par la détermination des effets du sens de la rotation sur l'adaptation à la SC.À la suite de ces expériences, un support pour la tête sécuritaire et efficace fut développé, quelques structures du cerveau impliquées dans le mal des transports ont été révélées et une méthode unique générant le mal des transports en laboratoire a plus amplement été caractérisée.

The developmental origins of disease theory hypothesizes that the fetus makes physiological adaptations in response to changes in its environment to prepare itself for postnatal life. In utero programming by diet (protein restriction), or physiology (hypertension) increases cardiovascular disease in adults. Fetal testes secrete testosterone and fetal hearts express androgen receptors leading to the idea that the fetal heart could respond to testosterone programming. We hypothesize that the adult female progeny of testosterone-treated pregnant mice will be programmed and display differences in cardiac structure and function.Pregnant C57Bl/6n mice were injected subcutaneously with vehicle (peanut oil) or testosterone propionate (TP) during gestational days (GD) 11-14 (20ug, 200ug/kg body weight (BW)) or GD14-18 (2ug, 20ug, 200ug/kg BW). Gestational testosterone in the experimental design was adequate to masculinise female reproductive organs at the higher but not at lower doses. TP treatment in GD11-14 and GD14-18 TP200.0 mice yield increases in anogenital distance (AGD) and heavier, larger uteri at sacrifice. TP 20.0 treated females (both injection times) showed the greatest changes in calcium homeostasis proteins, whereas TP 2.0 treated GD14-18 showed the greatest changes for treated males. Virilization of the female mouse heart occurs during gestational testosterone treatment and alters cardiac function. Cardiac function was affected even at doses that do not impact reproductive organs or nipple formation. The data are consistent with the hypothesis that females are programmed by exposure to masculanising hormones in utero and display differences in cardiac structure, function and calcium homeostasis proteins. / Les origines de développement de la théorie de la maladie formalisent qu'un foetus s`adapte physiologiquement à des modifications faites à son environnement pour se préparer à la vie postnatale. La programmation in utero par la diète (limitation de protéines) et la physiologie (hypertension) augmentent la probabilité de maladies cardiovasculaires chez les adultes. Les testicules foetaux sécrètent de la testostérone et des récepteurs androgènes se manifestent dans les coeurs foetaux ce qui nous mène à penser que le coeur foetal pourrait répondre à la programmation par la testostérone. Nous théorisons que la progéniture de souris femelles traitées à la testostérone pendant leur grossesse sera programmée et manifestera des différences structurelles et fonctionnelles cardiaques. Un véhicule (huile de cacahuète) ou de la testostérone proprionate (TP) a été introduit à des souris C57B1/6n pleines par injection sous-cutanée pendant les jours de gestation (GD) 11-14 (20ug, 200ug/kg poids corporel (BW)) ou GD14-18 (2ug, 20ug, 200ug/kg BW). La testostérone gestationnelle dans la conception expérimentale était conforme pour masculiniser les organes reproductifs femelles à doses élevées, mais ne l'était pas à doses réduites. Des augmentations en AGD et des plus grands utérus sont observés chez les souris GD11-14 et GD14-18 traitées avec de la TP 200.0. Les femelles traitées avec de la TP 20.0 (aux deux temps d`injection) ont montré les plus grandes modifications cardiovasculaires tandis que celles traitées avec de la TP 2.0 au temps d'injection GD14-18 ont montré les plus grandes modifications dans le système cardiovasculaire mâle. Une virilisation du coeur de la souris femelle se manifeste pendantle traitement gestationnel à la testostérone et modifie la fonction cardiaque. Même des doses réduites qui n'influençaient ni les organes reproductifs ni la formation de tétons avaient des répercutions sur la fonction cardiaque. Les femelles sont programmées par les hormones masculines in utero et montrent des différences dans leur structure et fonction cardiaque ainsi que dans leur protéines 'calcium homeostasis'.

Major cellular processes in skeletal muscle cells are regulated by mitochondria. To understand the role of this organelle in health and disease, it is essential to directly measure different aspects of mitochondrial function using the most appropriate methods. In this work, it is established that permeabilized myofibers are preferable to isolated mitochondria to directly measure mitochondrial function in skeletal muscle, as permeabilized preparations preserves natural mitochondrial morphology. The permeabilized myofibers method is then used to study skeletal muscle mitochondrial function in two different physiological contexts. First, I describe major differences in mitochondrial function from patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD), a clinical condition where mitochondrial dysfunction is hypothesized to exist, but where direct evidence is limited. This study and others in animals reinforce the notion of mitochondrial functional specialization. Second, to ascertain to what extent mitochondrial function is modified with aging and in relation to muscle atrophy, mitochondrial function was characterized in four distinct skeletal muscles from young adult and senescent rats. Findings indicated that aging induces relatively mild changes in mitochondrial function, which were unrelated to the degree of age-related atrophy. Finally, a subsequent study evaluated the effects of acute suppression of contractile activity in diaphragm of individuals receiving mechanical ventilation. This complete disuse paradigm led to maladaptive changes in several indices of mitochondrial function, gene expression and cellular energy metabolism. These studies: i) demonstrate that mitochondrial function is altered by the standard mitochondrial isolation process; ii) establish differences in mitochondrial function in COPD; iii) establish that changes in mitochondrial function across muscle fiber-types with aging is unrelated to age-related muscle atrophy; and iv) define metabolic and mitochondrial alterations of complete diaphragmatic disuse. Future work should consist in deciphering the mechanisms that establish mitochondrial functional specialization, and in evaluating the physiological consequences of changes in mitochondrial function on intracellular signaling pathways in health and disease. / Les cellules musculaires s'adaptent à des variations aigues et chroniques de demande métabolique en modifiant leur contenu et la fonction des mitochondries. Pour comprendre le rôle de cette organelle dans différents états physiologiques et pathologiques, il est essentiel de mesurer différents aspects de la fonction mitochondriale, en usant les méthodes les plus appropriées. Dans le travail présenté ici, il est établi la méthode des fibres perméabilisées comme étant préférable aux mitochondries isolées pour mesurer la fonction intrinsèque des mitochondries de muscle squelettique. Nous employons ensuite la méthode des fibres perméabilisées pour décrire des différences de phénotype mitochondrial dans le muscle squelettique de patients atteints de maladies pulmonaires obstructives chroniques (MPOC). Cette étude, ainsi que d'autres sur muscles de rongeurs qui diffèrent de par leurs compositions de type de fibres, établissent un spectre de paramètres fonctionnels que les mitochondries de muscle squelettique adoptent en conditions physiologiques normales et durant le déconditionnement chronique. Ensuite, pour évaluer les changements de fonction mitochondriale au cours du vieillissement et en lien avec l'atrophie musculaire, nous avons caractérisé les phénotypes mitochondriaux de quatre muscles de rats jeunes et sénescents. Le vieillissement a mené à des changements modérés et distincts relativement à ceux induits par les conditions de déconditionnement chroniques et aigus. Finalement, un étude subséquente a visé à évalué les effets de suppression d'activité contractile du diaphragme chez des sujets recevant de la ventilation mécanique. Ce paradigme de déconditionnement complet fut associé à des changements délétères de plusieurs indices de fonction mitochondriale et de métabolisme énergétique cellulaire. Ces études : i) démontrent que la fonction mitochondriale est altérée par le processus standard d'isolation; ii) établissent des différences stables entre muscles contenant différents types de fibres musculaires; iii) établissent que les changements de fonction mitochondriale dans différents types de fibres musculaires n'est pas associé à l'atrophie musculaire; et iv) définissent des altérations mitochondriales et métaboliques de la ventilation mécanique chez l'homme. De futures études devraient se pencher sur les mécanismes qui établissent différents phénotypes mitochondriaux, et viseront à évaluer les conséquences physiologiques de phénotypes précis sur les voies de signalisation intracellulaires dans des conditions de santé et de maladies chroniques.

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