No description available.

L’hypertrophie cardiaque est un mécanisme adaptatif qui se développe en réponse à une surcharge de travail hémodynamique. Lors d’un stress chronique, elle peut mener à l’insuffisance cardiaque (IC), l’une des principales causes de mortalité dans les pays industrialisés. Les voies de signalisation hypertrophiques induites par les récepteurs α et β-adrénergiques font intervenir la petite protéine G Ras et des protéines calcium-dépendantes telles que la calcineurine (CaN) et la Ca2+/calmoduline-dépendante kinase de type II (CaMKII), ainsi que leurs facteurs de transcription respectifs NFAT et MEF2. Dans les cellules immunitaires, la protéine Carabine a été mise en évidence comme inhibant la CaN et de Ras. L’objectif de cette thèse et de caractériser son rôle dans le cardiomyocyte.In vitro, nous montrons que Carabine est exprimée dans le cardiomyocyte de rat nouveau-né et adulte et inhibe par l’intermédiaire de ses domaines fonctionnels les voies de signalisation de Ras/ERK, CaN/NFAT et CaMKII/MEF2. Sous stimulation chronique adrénergique, la surexpression de Carabine prévient le remodelage cardiaque en bloquant le développement des marqueurs de l’hypertrophie : la croissance cellulaire, la réexpression des gènes foetaux etla réorganisation des protéines contractiles. Enfin, dans un modèle d’hypertrophie cardiaque induite par surcharge de pression chez le rat, l’injection intramyocardiaque d’un adénovirus codant pour Carabine inhibe l’hypertrophie des cardiomyocytes. Ce travail ouvre ainsi de nouvelles perspectives thérapeutiques pour le traitement de l’IC. / Cardiac hypertrophy is an adaptative mechanism developed in response to hemodynamic overload. During chronic stress, it can lead to heart failure (HF), one of the most important causes of mortality in industrialized countries. Hypertrophic signaling pathway induced under α and β-adrenergic receptor involve small G protein Ras and calcium dependent proteins suchas the calcineurine (CaN) and the Ca2+/calmodulin-dependent protein kinases II (CaMKII), as well as their respective transcription factors NFAT and MEF2. In immune cells Carabin protein has been shown to inhibit CaN and Ras. The purpose of my thesis was to determine the role of Carabin in the cardiomyocyte.In vitro, we showed that Carabin is expressed in neonatal and adult rat cardiomyocyte and inhibits via its functional domains the Ras/ERK, CaN/NFAT and CaMKII/MEF2 signaling pathways. Under adrenergic chronic stimulation, Carabin overexpression blocks the development of hypertrophic markers (cell size increase, re-expression of embryonic genesand contractile protein reorganisation) preventing thus cardiac remodeling. Finally, in a rat model pressure overload cardiac hypertrophy, intra-cardiac injection of Carabin adenovirus inhibits cardiomyocyte growth. This study opens new insights into the treatment of HF.

No description available.

No description available.

Chemical sensing is believed to be the oldest sensory ability. The chemical senses, olfaction and gustation, developed to detect and analyze information in the form of air- or waterborne chemicals, to find food and mates, and to avoid danger. The organization of the olfactory system follows the same principles in almost all living animals, insects as well as mammals. Likely, the similarities are due to parallel evolution – the same type of organisation seems to have arisen more than once. Therefore, the olfactory system is often assumed to be close to optimally designed for its tasks.Paradoxically, the workings of the olfactory system are not yet well known,although several milestone discoveries have been made during the last decades. The most well-known is probably the disovery of the olfactory receptor gene family,announced in 1991 by Linda Buck and Richard Axel. For this and subsequent work, they were awarded a Nobel Prize Award in 2004. This achievement has been of immense value for both experimentalists and theorists, and forms the basis of the current understanding of olfaction. The olfactory system has long been a focus for scientific interest within several fields, both experimental and theoretical, and it has often been used asa model system. And ever since the field of computational neuroscience was founded, the functions of the olfactory system have been investigated through computational modelling. In this thesis, I present several approaches to biologically realistic computational models of parts of the olfactory system, with an emphasis on the earlier stages of the vertebrate olfactory system – olfactory receptor neurons (ORNs) and the olfactory bulb (OB). I have investigated the behaviour of the enzyme CaMKII, which is known to be critical for olfactory adaptation (suppression of constant odour stimuli) in the ORN, using a biochemical model. By constructing several OB models of different size, I have shown that the size of the OB network has an impact on its ability to process noisy information. Taking into account the reported variability of geometrical, electrical and receptor-dependent neuronal characteristics, I have been able to model the frequency response of a population of ORNs. I have used this model to find the key properties that govern most of the ORN population’s response, and investigated some of the possible implications of these key properties in subsequent studies of the ORN population and the OB – what we call the fuzzy concentration coding hypothesis. / Detektion av kemiska ämnen anses allmänt vara den äldsta sensoriska förmågan. De kemiska sinnena, lukt och smak, utvecklades för att upptäcka och analysera kemisk information i form av luft- eller vattenburna ämnen, för att hitta mat och partners, och för att undvika fara. Luktsystemet är organiserat efter samma principer hos nästan alla djurarter, insekter såväl som däggdjur. Troligen beror likheterna på parallell evolution – samma organisation verkar ha uppstått mer än en gång. Därför antas det ofta att luktsystemet är nära optimalt anpassat för sina arbetsuppgifter.Paradoxalt nog är luktsystemets arbetsprinciper ännu inte väl kända, även om flera banbrytande framsteg gjorts de senaste decennierna. Det mest välkända är nog upptäckten av genfamiljen av luktreceptorer, som tillkännagavs 1991 av Linda Buck och Rikard Axel. För detta och efterföljande arbete belönades de med Nobelpriset år 2004. Upptäckten har varit mycket värdefull för både experimentalister och teoretiker, och är grunden för vår nuvarande förståelse av luktsystemet. Luktsystemet har länge varit ett fokus för vetenskapligt intresse inom flera fält, experimentella såväl som teoretiska, och har ofta använts som ett modellsystem. Och ända sedan fältet beräkningsneurobiologi grundades har luktsystemet undersökts genom datormodellering. I denna avhandling presenterar jag flera ansatser till biologiskt realistiskaberäkningsmodeller av luktsystemet, med tonvikt på de tidigare delarna av ryggradsdjurens luktsystem – luktreceptorceller och luktbulben. Jag har undersökt beteendet hos enzymet CaMKII, som anses vara kritiskt viktigt för adaptation (undertryckning av ständigt närvarande luktstimuli) i luktsystemet, i en biokemisk modell. Genom att konstruera flera olika stora modeller av luktbulben har jag visat att storleken på luktbulbens cellnätverk påverkar dess förmåga att behandla brusig information. Genom att ta hänsyn till nervcellernas rapporterade variationer i geometriska, elektriska och receptor-beroende karaktärsdrag har jag lyckats modellera svarsfrekvenserna från en population av luktreceptorceller. Jag har använt denna modell för att hitta de nyckelprinciper som styr huvuddelen av luktreceptorneuron-populationens svar, ochundersökt några av de tänkbara konsekvenserna av dessa nyckelprinciper i efterföljande studier av luktreceptorneuron-populationen och luktbulben – det vi kallar ”fuzzy concentration coding”-hypotesen. / QC20100723

No description available.

No description available.

No description available.

Ο μυς weaver αποτελεί ένα γενετικό ζωϊκό μοντέλο της νόσου Parkinson που χαρακτηρίζεται από προοδευτική εκφύλιση των κυττάρων της μελαινοραβδωτής ντοπαμινεργικής οδού. Η μεταβολή της γλουταμινεργικής διαβίβασης στο κύκλωμα των βασικών γαγγλίων ως απόκριση στη ντοπαμινεργική εκφύλιση έχει προταθεί ότι εμπλέκεται στην παθοφυσιολογία της νόσου Parkinson. Οι ιδιότητες των υποδοχέων του γλουταμινικού εξαρτώνται από τη σύνθεση των υπομονάδων τους και τη φωσφορυλίωσή αυτών, καθώς και από τη σύνθεση του πρωτεϊνικού συμπλόκου που σχηματίζεται ενδοκυττάρια μετά την ενεργοποίηση των υποδοχέων, μέρος του οποίου είναι η ασβεστιοεξαρτώμενη κινάση της καλμοδουλίνης ΙΙ (CaMKII), ένα μόριο σημαντικό στη συναπτική πλαστικότητα. Στην παρούσα διατριβή μελετήσαμε, με την μέθοδο της ανοσοαποτύπωσης, σε ολικό ομογενοποίημα ραβδωτού μυών weaver και φυσιολογικών, τις αλλαγές που παρατηρούνται στην πρωτεϊνική έκφραση και φωσφορυλίωση των υπομονάδων των υποδοχέων του γλουταμινικού και της αCaMKII στις ηλικίες των 3 και 6 μηνών. Στην ηλικία των 3 μηνών αναδείχθηκε στατιστικά σημαντική αύξηση στους μύες weaver σε σχέση με τους φυσιολογικούς των πρωτεϊνικών επιπέδων των υπομονάδων GluN2A και GluN2B του υποδοχέα NMDA κατά 74% και 92% και της υπομονάδας GluA1 του υποδοχέα AMPA κατά 108%. Στην ηλικία των 6 μηνών, δεν ανευρέθησαν αλλαγές στο ραβδωτό των μυών weaver στα επίπεδα έκφρασης των GluN2A και GluA1, ενώ παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική αύξηση της GluN2B κατά 21%. Επιπλέον, στην ηλικία των 3 μηνών αναδείχθηκε στατιστικά σημαντική αύξηση των επιπέδων φωσφορυλίωσης της GluN2B στη σερίνη 1303 κατά 40% και της GluA1 στις σερίνες 831 και 845 κατά 40% και 38%, αντίστοιχα, στους μύες weaver σε σχέση με τους φυσιολογικούς, ενώ στην ηλικία των 6 μηνών αύξηση της φωσφορυλιωμένης GluN2B κατά 22%. Επιπρόσθετα, τα αποτελέσματά μας ανέδειξαν στο ραβδωτό των μυών weaver στατιστικά σημαντική αύξηση της φωσφoρυλίωσης της αCaMKII στη θρεονίνη 286 κατά 176%, ενώ τα επίπεδα της ολικής CaMKII δεν παρουσίασαν στατιστικά σημαντική διαφορά είτε στους 3 είτε στους 6 μήνες. Τα αποτελέσματα μας υποδεικνύουν ότι διακριτοί βαθμοί εκφύλισης των ντοπαμινεργικών νευρώνων επηρεάζουν με διαφορετικό τρόπο την έκφραση και φωσφορυλίωση των υποδοχέων γλουταμινικού και της αCaMKII στο ραβδωτό. Τα ευρήματα σε αυτό το γενετικό παρκινσονικό μοντέλο προτείνουν ότι η γλουταμινεργική διαβίβαση στο ραβδωτό παίζει πιθανά σημαντικό ρόλο στη συναπτική πλαστικότητα και στην κινητική συμπεριφορά, που έπονται της σταδιακής και χρόνιας έλλειψης ντοπαμίνης στη νόσο Parkinson, με βιοχημικά επακόλουθα πέρα από αυτά που παρατηρούνται στα οξέα τοξικά μοντέλα. / Weaver mutant mouse is a valuable tool to further our understanding of Parkinson’s disease (PD) pathogenesis since dopaminergic neurons of the nigro-striatal pathway undergo spontaneous and progressive cell death. Abnormalities in striatal glutamate transmission as a response to dopaminergic degenaration have been associated with the pathophysiology of Parkinson disease. The physiological properties of glutamate receptors depend on their subunit composition and phosphorylation along with the composition of the protein complex formed downstream of receptor activation, where α-subunit of calcium–calmodulin-dependent protein kinase II (αCaMKII), a molecule important to synaptic plasticity, participates. In the present study, using immuoblotting in total striatal homogenate, we investigated the changes in protein expression and phosphorylation of glutamate receptor subunits and αCaMKII at the end of the third and sixth postnatal month. We found increased expression levels of GluN2A and GluN2B subunits of NMDA receptors and GluA1 subunit of AMPA receptors by 74%, 92% and 108% in the 3-month-old weaver striatum compared to control. In the 6-month-old weaver striatum, no changes were detected in GluN2A and GluA1 expression levels, whereas GluN2B showed a 21% statistically significant increase. Our results also indicated increased phosphorylations of GluN2B at serine 1303 by 40% and GluA1 at serines 831 and 845 by 40% and 38% in the 3-month-old and increased GluN2B phosphorylation by 22% in the 6-month-old weaver striatum compared to control. Furthermore, our results showed increased pCaMKIIThr286 phosphorylation by 176% in the 6 month-old weaver striatum, while total CaMKII protein levels were not altered at either 3- or 6-month-old weaver. Our results indicate that distinct degrees of DA neuron degeneration differentially affect expression and phosphorylation of striatal glutamate receptors and αCaMKII. Findings on this genetic parkinsonian model suggest that striatal glutamatergic signaling may play an important role in synaptic plasticity and motor behavior that follow progressive and chronic dopamine depletion in PD with biochemical consequences beyond those seen in acute toxic models.

Tobacco dependence is the leading cause of preventable death in the United States. Despite currently available smoking cessation therapies, there is a high rate of relapse in smoking among those attempting to quit. While the somatic signs of nicotine withdrawal (insomnia, increased appetite, weight gain) contribute to the continuation of smoking behavior, it has been hypothesized that the affective signs (depression, anxiety, craving, irritability) are greater motivators of relapse and continued tobacco use. There are few studies that assess the molecular and receptor-mediated mechanisms of nicotine withdrawal; therefore, our studies focus on identifying the nicotinic acetylcholine receptor (nAChR) subtypes and post-receptor calcium-dependent mechanisms involved in nicotine withdrawal behaviors. Using precipitated, spontaneous, and conditioned place aversion (CPA) models, we measured physical and affective signs of nicotine withdrawal in mice. Our data show that major nAChR subtypes have differential roles in nicotine withdrawal. Additionally, our results suggest a behavioral relevance for L-type calcium channels in physical nicotine withdrawal signs, while calcium/calmodulin dependent protein kinase II (CaMKII) appears to be involved in both physical and affective withdrawal behaviors. Additionally, we conducted biochemical studies in the ventral tegmental area (VTA) and nucleus accumbens (NAc) to examine the relationship between altered withdrawal behavioral responses and calcium-dependent molecular mechanisms that contribute to nicotine withdrawal behaviors. Our results suggest an important role for β2-containing nAChRs in nicotine-withdrawal induced decreases in CaMKII and synapsin I function in the NAc. Overall, our studies implicate a critical role for the α4α6β2* nAChR subtype in the behavioral and molecular aspects of nicotine withdrawal, thus aiding in the elucidation of nAChR subunits and mechanisms that contribute to nicotine withdrawal behaviors. The current studies are imperative for generating more successful smoking cessation therapies.