Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l’Université de Montréal / Le récepteur du facteur de libération de l'hormone de croissance (GHRH-R) appartient à la sous-famille B-111 des récepteurs couplés aux protéines G. Les concentrations les plus élevées de GHRH-R sont retrouvées dans les cellules somatotropes de l'hypophyse antérieure, site primaire d'action du GHRH. Le GHRH-R a été détecté dans plusieurs tissus extrahypophysaires suggérant de nouveaux rôles pour le système GHRH/GHRH-R. Des données récentes indiquent que l'ARNm du GHRH-R est présent dans le rein, le cerveau, la thyroïde, le cœur, le poumon, le duodénum, l'intestin grêle et le gros intestin, la rate, le muscle squelettique, l'épididyme, l'urètre, mais non dans le foie. Le rein constitue toutefois le seul tissu extrahypophysaire qui renferme une concentration suffisante d'ARNm du GHRH-R pour permettre une détection sans amplification. De plus, plusieurs composantes de l'axe somatotrope se retrouvent au niveau du rein et y exercent des effets. Cependant, aucune étude n'a été menée sur la localisation précise du GHRH-R, sur la régulation des niveaux d'ARNm du GHRH-R ou sur son rôle dans le tissu rénal. Des études de protection à la RNase ont permis de déterminer que l'ARNm du GHRH-R est abondant dans la médulla rénale et confiné à l'anse de Henlé. Une régulation des niveaux d'ARNm du GHRH-R est observée au cours du développement et du vieillissement. Celle-ci diffère de la régulation observée dans l'hypophyse antérieure. En effet, les niveaux d'ARNm du GHRH-R sont faibles durant la période périnatale, augmentent entre 30 et 70 jours pour finalement diminuer à un âge avancé (12-22 mois). Un dimorphisme sexuel pourrait également être présent puisque les niveaux d'ARNm du GHRH-R retrouvés chez la femelle de 70 jours sont inférieurs à ceux du mâle. La fonctionnalité du récepteur rénal a été démontrée indirectement, puisqu'une stimulation prolongée de préparations cellulaires enrichies en anse de Henlé avec le rGHRH(1-29)NH2 induit une régulation à la baisse des niveaux d'ARNm du GHRH-R. Comme la liaison du GHRH à son récepteur hypophysaire active une voie AMPc-dépendante impliquée dans plusieurs actions du GHRH, incluant la synthèse et la sécrétion de GH ainsi que la prolifération et la différenciation des cellules somatotropes, l'utilisation d'une telle voie de signalisation dans le rein ainsi que l'implication du GHRH-R dans la prolifération des cellules de l'anse de Henlé ont donc été examinées. Bien qu'il ait été démontré que le GHRH stimule la production d'AMPc dans les cellules de l'anse de Henlé, il est prématuré d'affirmer qu'il y a activation du système adénylate cyclase-AMPc-protéine kinase A tel que dans la cellule somatotrope. Finalement, il a été observé qu'une stimulation au GHRH induit une augmentation de la prolifération cellulaire de l'anse de Henlé. L'importance de cette fonction du système GHRH/GHRH-R rénal demeure toutefois à être déterminée dans un contexte physiologique.

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

Les travaux de cette thèse ont porté sur le contrôle des neurones à GHRH dans des conditions physiologiques et pathologiques. Le but étant de caractériser les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans le fonctionnement ou dérégulations du réseau de neurones à GHRH. Ces neurones sont les principaux stimulateurs de la libération de l’hormone de croissance (GH). Nous avons d’abord montré que l’axe de la croissance et de l’appétit peuvent être régulés indépendamment au niveau de l’hypothamus. En effet, la ghréline, seule hormone produite par le tractus gastro-intestinal et connue pour stimuler la libération de GH en agissant principalement sur les neurones GHRH, stimule ces derniers de manière uniquement directe. Ces effets sont indépendants de ceux qu’elle exerce sur les neurones voisins à NPY, orexigéniques. De plus, la ghréline et les GHS (agonistes sélectifs du récepteur de la ghréline) ne changent pas le mode de décharge électrique des neurones à GHRH ni ne les synchronise. Enfin, ces effets ne présentent pas de dimorphisme sexuel. Dans un second temps, la somatostatine, principal inhibiteur de l’axe GH, induit un rythme d’activité électrique des neurones à GHRH médié par les récepteurs de sous-type SST1 et SST2. Ces effets sont donc temps-dépendants, et aussi sexuellement dimorphiques. Ils sont probablement impliqués dans la modulation de la pulsatilité ultradienne de la libération de GH. Enfin, après un traumatisme crânien, nous observons un déficit de la libération de GH qui apparaît tôt et est soutenu, comme ceux observés chez l’humain. Aucune inflammation ni changement histologique n’a été observe dans l’hypophyse. Cependant, l’inflammation, impliquant une réaction tanycytaire, microgliale, astrocytaire, est présente dans le noyau arqué et l’éminence médiane (EM), ou sont respectivement présents les corps cellulaires et terminaisons des neurones à GHRH. Ceci est lié à des changements morpho-fonctionnels de l’EM (augmentation perméabilité, rupture des barrières tanycytaires). Aucun changement n’a été observé dans le noyau périventriculaire, où sont localisés les neurones à somatostatine. Enfin, les propriétés électriques passives des neurones à GHRH ne sont pas modifiées. En conclusion, une dérégulation de leur activité au niveau des terminaisons nerveuses doit expliquer les défauts posttraumatiques de libération de GH. / The works of this thesis were interested in the control of the hypothalamic GHRH neurons in physiological and pathological conditions. The goal was to clarify the molecular and cellular mechanisms involved in the control or impairments of GHR neuronal network functions. These neurons are the main stimulators of the GH release. We first showed that the hypothalamic growth axis could be regulated independently from the feeding network. Indeed, GHRH neurons are directly stimulated by ghrelin, which is the only hormone produced by the gastrointestinal tract known to stimulate the GH release through acting mainly on GHRH neurons. These effects are independent from its orexigenic effects exerted on the neighbourings NPY neurons. In addition, ghrelin and GHS (synthetic ghrelin receptor agonists) don’t change neither the firing rate of GHRH neurons, nor synchronize them. These effects are not gender-dependant; by contrast, Somatostatin, the major GH axis inhibitor, generates a sexual dimorphic and rhythmic inhibition of the GHRH neurons electrical activity mediated by its SST1 and SST2 receptors subtypes. These effects are so time-dependant direct and indirect effects and can probably be involved in the generation of the ultradian rhythm of the GH release. After a traumatic brain injury, we found an early and sustained deficiency of the GH release, like those observed in human. No pathological changes are visible in the pituitary gland. Inflammation occurs at the arcuate nucleus, and mainly at the median eminence levels; it involves a strong astrocyte reaction, tanycytes, and microglial and (or) infiltrated immune cells activations. These changes elicit morpho-functional impairments of the median eminence, permeability and leakage of the tanycyte barrier between the blood, CSF and Arc; at the opposite, nothing occur at the periventricular level, where are located SST neurons. Neither the number of GHRH neurons, neither their passive electrophysiological properties changed. Impairments of the activities of the GHRH nerve terminals, maybe associated to impairments of their regulated activity, must explain a GH deficiency.

Η προκλητή δοκιμασία με GHRH + GHRP-6 είναι ένα από τα πιο ισχυρά ερεθίσματα για την έκκριση της GH. Προκειμένου να εκτιμηθεί η διαγνωστική της ικανότητα σε παιδιά με κλασσική ανεπάρκεια GH (Growth Hormone Deficiency, GHD) αλλά και με νευροεκκριτική δυσλειτουργία της GH (GH Neurosecretory Dysfunction, GHND), 35 παιδιά με μέγιστη απάντηση της GH < 10 μg/L μετά από πρόκληση με levo-dopa/κλονιδίνη (GHD), 15 με φυσιολογική απάντηση στις προκλητές εξετάσεις αλλά παθολογική αυτόνομη 24ωρη έκκριση της GH (GHND) και 20 φυσιολογικοί μάρτυρες έλαβαν 1 μg/kg GHRH και GHRP-6 i.v. και η GH μετρήθηκε στο χρόνο -15΄, 0΄, 5΄, 10΄, 15΄, 30΄, 45΄, 60΄. Έξι ασθενείς δεν απάντησαν στην συνδυασμένη προκλητή εξέταση με GHRH και GHRP-6 (μη αποκριτές), με σημαντικά χαμηλότερη μέγιστη τιμή GH: 20.7 μg/L (7.8-31.8) από τους μάρτυρες και τους υπόλοιπους ασθενείς (αποκριτές). Η απάντηση της GH (μg/L) ήταν παρόμοια μεταξύ των προεφηβικών μαρτύρων: 167±88, των προεφηβικών παιδιών με κλασσική ανεπάρκεια: 202±110 και των προεφηβικών παιδιών με νευροεκκριτική δυσλειτουργία της GH: 155±83. Οι εφηβικοί μάρτυρες είχαν υψηλότερη απάντηση: 328±149 από τους εφηβικούς ασθενείς με GHD: 203±105 και GHND: 186±105. Ενώ οι εφηβικοί μάρτυρες είχαν υψηλότερη απάντηση GH από τους προεφηβικούς, οι εφηβικοί και προεφηβικοί ασθενείς και των δύο ομάδων (GHD και GHND) είχαν παρόμοια μέγιστη απάντηση GH. Tα δεδομένα της μελέτης επιβεβαιώνουν ότι ο συνδυασμός GHRH και GHRP-6 είναι ένα ισχυρό ερέθισμα για την έκκριση της GH που μπορεί να κινητοποιήσει τα υποφυσιακά αποθέματα αυξητικής ορμόνης σε παιδιά που παρουσιάζουν τόσο κλινικά, όσο και βιοχημικά χαρακτηριστικά ανεπάρκειας αυξητικής ορμόνης. Πρόκειται για μία ασφαλή και σύντομη δοκιμασία χωρίς ανεπιθύμητες ενέργειες για τα παιδιά, η οποία μπορεί να διακρίνει τους ασθενείς με σημαντική έκπτωση των υποφυσιακών αποθεμάτων αλλά και εκκριτικής ικανότητας της GH, που παρουσιάζουν και την πιο σημαντική ανεπάρκεια στην αύξηση. Είναι πιθανό οι ασθενείς «αποκριτές» να παρουσιάζουν υποθαλαμική δυσλειτουργία στη νευρορύθμιση της έκκρισης της GH και να μπορούν να απαντήσουν θεραπευτικά σε συνθετικά εκλυταγωγά της GH.Κατά συνέπεια, η εξέταση με GHRH+GHRP-6 μπορεί να χρησιμεύσει στην επιλογή ασθενών όχι μόνο με ανεπάρκεια GH αλλά και με άλλες διαταραχές της αύξησης με θεραπευτική ένδειξη τη χορήγηση GH, οι οποίοι θα μπορούσαν να απαντήσουν στη χορήγηση συνθετικών εκλυταγωγών της GH. Περαιτέρω μελέτες χρειάζονται για να απαντήσουν στα πολύ σημαντικά αυτά κλινικά ερωτήματα. / The combined growth hormone-releasing hormone and growth hormone-releasing peptide-6 (GHRH + GHRP-6) test is most potent in evaluating GH secretion. The aim of this research was to assess its capability in children with GH deficiency and low spontaneous GH secretion (GH neurosecretory dysfunction). Thirty-five children with GH <10 ng/ml after levo-dopa/clonidine (GHD), 15 with normal provocative tests but abnormal 24-hour spontaneous GH secretion (GHND), and 20 controls (C) were given 1 μg/kg of GHRH and GHRP-6 i.v. and GH (ng/ml) was measured at -15, 0, 5, 10, 15, 30, 45 and 60 min. Six were non-responders to the combined test, with significantly lower peak GH 20.7 (7.8-31.8) than C and the rest of the patients (responders). Peak GH was similar between prepubertal (PP) controls 167 +/- 88, GHD 202 +/- 110 and GHND 155 +/- 83. Pubertal (P) controls had higher peak GH 328 +/- 149 than P-GHD 203 +/- 105 and P-GHND 186 +/- 105. While P-C had higher peak GH than PP-C, PP and P children had similar responses within the GHD and GHND groups. The GHRH + GHRP-6 test detects children with severe GH insufficiency. Patients with GHD respond similarly to those with GHND, indicating a possible hypothalamic GH neuroregulatory dysfunction in GHD. Responders to the combined test may be eligible for treatment with a synthetic GH secretagogue.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der molekularen Struktur der amyloiden Aggregate von Antagonisten des Gonadotropin-Releasing Hormones (GnRH) und Analoga des Growth Hormone-Releasing Hormones (GHRH) sowie deren schrittweiser Bildung und der Inhibierung dieses Prozesses durch verschiedene Polyphenole. Die dabei erhaltenen Erkenntnisse werden genutzt, um pharmazeutisch relevante Depotformulierungen der genannten Peptide zu generieren und deren Freisetzungsverhalten zu untersuchen. Die 3D Strukturen der Peptidmonomere werden basierend auf zweidimensionalen NMR-Experimenten aufgeklärt. Zur Untersuchung der einzelnen Teilschritte der Aggregation dienen zahlreiche strukturanalytische Methoden, u.a. zeitaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie (TCSPC), Untersuchungen mit strukturselektiven Sonden sowie TEM-Messungen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Sekundärstrukturanalyse durch Bandenformanalyse von ATR-FTIR-Banden, um die Ausbildung der amyloid-typischen β Faltblattstrukturen detailliert zu beschreiben. Aus den Ergebnissen wird für GnRH-Antagonisten ein fibrilläres Aggregatmodell mit paralleler β Faltblattstruktur abgeleitet, dass zwei voneinander unterscheidbare β Faltblattbereiche enthält. Mithilfe einer eigens entwickelten Kongorot-Titrationsmethode wird der amyloid-aggregierte Anteil der Peptide in Gegenwart verschiedener Partnermoleküle untersucht. Dabei zeigt sich u.a., dass Poly-L-Glutamat nur eine der beiden β Faltblattstrukturen schwächen kann, wohingegen eine Gallotanninmischung aus Rhus chinensis die Amyloidbildung vollständig unterdrückt. Durch umfangreiche Arbeiten zur Trennung und Charakterisierung der polyphenolischen Komponenten der Gallotanninmischung werden Untersuchungen zu Struktur-Eigenschaftsbeziehungen ermöglicht. Unter Nutzung dieser Erkenntnisse werden pharmazeutisch relevante Formulierungen aus den Peptiden und Partnermolekülen hergestellt und mit einer speziell entwickelten Dialyse-Liberationsmethode auf ihr Freisetzungsverhalten untersucht. Da der aggregationsinhibierende Effekte der Polyphenole diffusionsbedingt schnell verloren geht, wird schließlich die Synthese von mit Polyphenolen modifizierten Chitosanen und deren erfolgreicher Einsatz zur Komplexierung der Peptide beschrieben, wodurch erstmals eine Formulierung zur Verfügung steht, welche die Aggregation des Peptidwirkstoffes verhindert und gleichsam eine kontrolliert verzögerte Freisetzung ermöglicht. / The present study addresses the molecular structure of the amyloid type aggregates of GnRH antagonists and GHRH analogs, their stepwise formation and the inhibition of this process by various polyphenols. The findings thus obtained are used to prepare pharmaceutically relevant drug delivery systems of the peptides and to study the corresponding release behavior. The 3D structure of the peptide monomers are elucidated by two-dimensional nmr experiments. Numerous structure analytical approaches are applied to obtain further insight into the partial steps of the aggregation process, e.g. TCSPC, experiments with structure selective probes and TEM. Emphasis is placed on the investigation of the secondary structure by band shape analysis of amide bands obtained by ATR-FTIR spectroscopy in order to analyze the formation of amyloid type β sheet structures. Based on the analytical results, a fibrilar aggregate model is described, which contains two distinguishable β sheet structures. Using a newly developed congored titration method, the amyloid content of the peptides is examined in the presence of various additives. Whereas poly-L-glutamate is only capable of weakening one of the two β sheet structures, a crude tannic acid mixture from Rhus chinensis may suppress the aggregate formation completely. Extensive efforts are made to enable experiments targeting the structure-activity relationships of the polyphenolic components of the tannic acid mixture. With this in mind, pharmaceutically relevant formulations of the peptides and several additives are prepared and their release properties investigated using a newly developed dialysis liberation device. Since the aggregation inhibiting effect is lost quite fast due to the diffusive loss of the polyphenolic compounds, furthermore the synthesis of chitosan, which is covalently modified with the polyphenlic components, and its successful application for the generation of drug delivery systems of the peptides is described.

Dans les cellules somatotropes, la liaison du facteur de libération de l’hormone de croissance (GHRH) à son récepteur (GHRH-R) stimule la synthèse et la sécrétion de l’hormone de croissance (GH) ainsi que la prolifération cellulaire. Chez les mammifères, le vieillissement est caractérisé par une diminution de la sécrétion de GH, liée à une perte de sensibilité des somatotropes au GHRH. Chez le rat âgé, des modifications de niveaux d'ARNm du GHRH-R et une diminution d'affinité et de capacité de liaison du GHRH sont rapportés. Au cours du vieillissement, une augmentation des niveaux de glucose et d’acides gras libres sérique suggère qu’une gluco- ou lipotoxicité puisse contribuer au dysfonctionnement de la fonction somatotrope. À ce jour, la restriction calorique modérée de longue durée (RCMLD) constitue l’intervention la plus efficace pour prévenir ou retarder les détériorations liées à l’âge. Des études ont montré des effets bénéfiques de la RCMLD sur l’axe somatotrope au cours du vieillissement via un maintien des paramètres de liaison du GHRH-R. Compte tenu de l’importance de cet axe, la compréhension des mécanismes menant à la somatopause ainsi que ceux associés aux effets bénéfiques de la RCMLD s’avère importante. Les objectifs principaux de la présente thèse étaient : 1) de déterminer les effets de la RCMLD chez le rat, sur le GHRH-R hypophysaire et la sensibilité des somatotropes au GHRH, 2) d’identifier les mécanismes associés à la somatopause et aux effets bénéfiques de la RCMLD, et 3) de préciser les effets d’une gluco-ou lipotoxicité sur l’axe somatotrope de rats et leur implication dans la somatopause. Des rats de 8 mois ont été soumis à une restriction calorique de 40% jusqu’à l’âge de 18-20 mois et ont été comparés à des rats jeunes et âgés nourris ad libitum. Cette étude a permis de mettre en évidence des effets bénéfiques de la RCMLD sur la régulation et la fonctionnalité du GHRH-R et de proposer que le glucose et les acides gras libres (AGL) circulants soient impliqués dans le vieillissement de la somatotrope. Une étude de micro-puce à ADN à permis d’identifier des gènes associés à des mécanismes de protection et de réparation des dommages cellulaires mis en place dans l’hypophyse antérieure au cours du vieillissement et par la RCMLD. Finalement, les effets d’un stress gluco- ou lipotoxique sur la fonction somatotrope ont été étudiés chez des rats de 2 et 6 mois, infusés 72 h avec une solution de glucose ou d’Intralipides, mimant les niveaux circulants de glucose et d’AGL retrouvés chez le rat âgé. Les résultats obtenus montrent que la glucotoxicité affecte la régulation de certains gènes de la somatotrope, dont le GHRH-R, et suggèrent que la capacité de réponse à ce type de stress est altérée. Les mécanismes par lesquels la glucotoxicité exerce ces effets pourraient inclure la génération de stress oxydant. L’ensemble de ces résultats proposent de nouvelles pistes mécanistiques qui pourraient contribuer au retardement de la somatopause et, ultimement, à l’élaboration de nouvelles stratégies d’intervention nutritionnelles ou pharmacologiques ciblant les mêmes voies que la RCMLD, avec une efficacité similaire ou supérieure. / In somatotroph cells, growth hormone-releasing hormone (GHRH) binding to its receptor (GHRH-R) stimulates growth hormone (GH) secretion and cell proliferation. In mammals, aging is characterized by a decrease of GH, associated with a decline of GHRH somatotroph sensitivity. In the aged rat, changes in GHRH-R mRNA levels and decrease of GHRH affinity and capacity were reported. In the course of aging, significant increase of glucose and free fatty acid (FFA) serum levels are observed, suggesting that gluco- or lipotoxicity could contribute to somatotroph dysfunction. Up to now, long-term moderate caloric restriction (LTMCR) has been the most efficient intervention to prevent or delay age-related deteriorations. Studies have shown beneficial effects of LTMCR on somatotroph axis during aging, through the maintenance of GHRH-R binding parameters. Knowing the importance of this axis, an understanding of the mechanisms associated with the effects of somatopause and benefits of LTMCR is important. Therefore, the main objectives of this thesis were: 1) to determine the effects of LTMCR on rat pituitary GHRH-R and somatotroph sensitivity to GHRH, 2) to identify the mechanisms associated to somatopause and the beneficial effects of LTMCR and 3) to specify the effect of gluco- or lipotoxicity on the rat somatotroph axis and their implications in somatopause. Eight-month-old rats were submitted to a 40% LTMCR until the age of 18 to 20-months and where compared to young and old rats fed ad libitum (AL). This study highlighted beneficial effects of LTMCR on GHRH-R regulation and functionality and suggested that high circulating levels of glucose and FFA could be involved in somatotroph aging. A microarray study was also performed, allowing the identification of genes associated to cellular protection and damage repair mechanisms regulated by aging and LTMCR in the anterior pituitary. Finally, effects of a gluco- or lipotoxic stress on the somatotroph function was assessed in 2- and 6-month-old rats submitted to a 72-h glucose and/or Intralipid infusion, to mimic the levels of glucose and FFA found in aged rats. The results showed that glucotoxicity affects the regulation of specific genes in the somatotroph, such as the GHRH-R gene, and suggest that the response capacity against this type of stress is altered with age very early on. Mechanisms by which glucotoxicity exerts these effects might include oxidative stress production. Altogether, these results proposed novel mechanisms that could contribute to delay somatopause and, ultimately, to the development of new nutritional or pharmacologic interventions targeting the same pathways as LTMCR, with a similar or greater efficiency.

Περιγράψαμε την Διαταραχή Μεταγωγής Σήματος Αυξητικής Ορμόνης (GHTD), σε παιδιά με σοβαρή καθυστέρηση ανάπτυξης, φυσιολογική έκκριση αυξητικής ορμόνης (GH), χαμηλό IGF-I αλλά φυσιολογική ανταπόκριση IGF-I σε χορήγηση hGH, που παρουσιάζουν ελαττωματική φωσφορυλίωση του STAT3. Η διαταραχή θεραπεύεται με hGH. Οι CIS πρωτεΐνες είναι αρνητικοί ρυθμιστές του σηματοδοτικου μονοπατιού της GH που ανταγωνίζονται STATs για θέση πρόσδεσης με τον υποδοχέα GHR ή συμμετέχουν στην αποδόμηση του JAK2/GHR μέσω ουβυκουιτίνης/προτεασώματος. Η αδυναμία φωσφορυλίωσης του STAT3 και JAK2 φαινεται να προσπερνάται με χρήση εναλακτικής οδου. Με ‘διασυνομιλία’ της GH με το μονοπάτι του EGF. Συγκεκριμένα η GH φωσφωρυλιώνει το EGFR μέσω φωσφορυλίωσης JAK2. Τέλος, η φωσφορυλίωση STAT3 προκαλείται και από την 17β-οιστραδιόλη. Υπάρχει μία κλινική οντότητα της “καθυστέρησης της ήβης και ανάπτυξης” όπου γίνεται σημαντική επιτάχυνση στην ανάπτυξη μετά την εφηβεία όπου υπάρχει φυσιολογικό τελικό ανάστημα που ταιριάζει με την πορεία ενός ασθενή. Σκοπός: Μελετήθηκε η αρνητική ρύθμιση της GH σε ινοβλάστες παιδιών με GHTD και φυσιολογικών. Στη συνέχεια, η πιθανή συσχέτιση του σηματοδοτικού μονοπατιού της GH και EGF στα παιδιά και τέλος η πιθανή συσχέτιση των στερεοειδών του φύλου με το GH άξονα σε ένα GHTDπαιδί . Yλικά/μέθοδοι: Σε πρωτογενείς καλλιέργειες ινοβλαστών ούλων μαρτύρων και GHTD παιδιών μελετήσαμε την έκφραση και ενεργοποίηση της CIS και JAK2, με επαγωγή με hGH, με Western blot. Στη συνέχεια μελετήθηκε η έκφραση του EGF και pEGF στα κύτταρα των παιδιών και μαρτύρων με επαγωγή των κυττάρων με GH και EGF έλεγχος με Western blot και coimmunoprecipitation. Τέλος μελετήθηκε η φωσφoρυλίωση STAT3 και JAK2 σε ινοβλαστες (προεφηβικούς και εφηβικούς) του ασθενή με GH και 17-β οιστραδιόλη με Western immunoblotting. Αποτελέσματα: Η έκφραση του CIS με 200 ng/ml hGH έδειξε μόνο στους ασθενείς αύξηση της συνολικής CIS και της ουβικουτινυλιομενής μορφής της. Η έκφραση και ενεργοποίηση τoυ JAK2 μόνο στους ασθενείς με επαγωγή με hGΗ δείχνει καθυστερημένη ενεργοποίηση του. Το STAT3 φωσφωρυλιώνεται φυσιολογικά με επαγωγή των κυττάρων των ασθενών με EGF όχι με GH. Οι pEGFRs φωσφωρυλιώνουν φυσιολογικά το JAK2 στους ασθενείς, ενώ όχι στους μάρτυρες. Ο ένας ασθενής προεφηβικά δε φωσφωρυλιώνει το STΑT3 με GH. Εμφανίζει την ουβικουτινιλιωμένη μορφή του CIS. Δεν φωσφωρυλιώνει το STAT3 με 17β-οιστραδιόλη προ-εφηβικά, και εμφανίζει την ουβικουτινιλιωμένη μορφή του CIS. Ενώ εφηβικά φωσφορυλιώνει το STAT3 με 17β-οιστραδιόλη και δεν εμφανίζει την ουβικουτινιλιωμένη μορφή του CIS. Συμπεράσματα: Βρέθηκε καθυστερημένη ενεργοποίηση του GH άξονα σε 2 ασθενής με GHTD μαζί με υπερέκφραση της CIS και ουβικουτινυλιομενής CIS. Η σηματοδότηση της GH γίνεται φυσιολογικά στους μάρτυρες άρα δεν υπάρχει λόγος εναλλακτικής οδού, σε αντίθεση με ασθενείς που χρειάζεται να χρησιμοποιήσουν το μονοπάτι του EGF. Ο ένας ασθενής ξεπέρασε την αδυναμία να φωσφορυλιώσει το STAT3 χωρίς hGH αλλά με την έναρξη της εφηβείας. Ένας λόγος που το παιδί αυτό έδειξε σημαντική επιτάχυνση στην ανάπτυξη είναι ότι μετά την εφηβεία δεν υπήρχε υπερλειτουργία του ανασταλτικού μηχανισμού της GH, διαμέσου του Ub CIS. / We have previously described a new disorder (GHTD) in 4 children with growth delay, normal provoked and spontaneous GH secretion, and low IGF-I concentrations but normal IGF-I generation test results who have a defect in the phosphorylation of the signal transducer and activator of transcription STAT-3. These children respond with a significant increase in their growth velocity after administration of hGH. CIS proteins are inhibitors of the GH signal transduction pathway, by distinct mechanisms: by competition with STATs for common tyrosine-binding sites on the cytoplasmic tail of GHR or by a proteasome-dependent mechanism. Monoubiquitinated form of CIS protein was observed in 2 GHTD patients.Also STAT3 phosphorylation defect could be overcomed by using an alternative pathway the one of Epidermal Growth factor (EGF). Also in one patient its STAT3 defect was overcomed when he entered puberty, sex steroids may enhanced his growth. Objective: The purpose of the study was the characterization of the molecular mechanisms involved in GH signal transduction pathway in GHTD patients, as a possible cause of an increased expression of its inhibitors. Also to search if there is a possible crosstalk between GH and EGF growth transduction pathways. And finally the role of sex steroids in GH signalling in one GHTD patient. Patients/Material and Methods: In primary fibroblast cell cultures from gingival biopsies of the GHTD patients and age-matched normal children we studied: expression analysis, in cells inducted with GH, of CIS and JAK2 phosphorylationby western immunoblotting and RT-PCR. Also the cells of the same children and controls were inducted with EGF and STAT3 phosphorylation was studied. Finally the cells of one of the patients were inducted with GH and 17β-estradiole before and after puberty and its STAT3 phosphorylation and CIS expression were studied. Results: Expression analysis in the childrens’ fibroblasts showed an overexpression of CIS in 2 patients as compared to normal children. STAT3 defect was not present in the patients fibroblasts that were inducted with EGF. Also one GHTD patient that he couldn't phosphorylate in his inducted fibroblast with GH and 17-b estardiole STAT3 and ubiquitinated CIS was present to his cells before puberty this defect was overcomed after he entered puberty. Conclusions: The overexpression of CIS may inhibit the activation of STAT3 and may be involved in the pathogenesis of the severe short stature of the GHTD children. Also GH signalling pathway has no defect in control patients so there is no need of using an alternative pathway such as the one of EGF that occurs in GHTD patients. Also one GHTD patient that showed a STAT3 defect before puberty was overcomed after he entered puberty and without GH treatment. There is a clinical status that is called 'growth dealy' that matches this patients profile, that shows rapid growth after puberty. A probable cause could be that ubiquitinated form of CIS was not present after he entered puberty.

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Le récepteur du facteur de libération de l’hormone de croissance (GHRHR) est un récepteur de la famille des récepteurs couplés aux protéines G. Il est fortement exprimé dans les cellules somatotropes de l’hypophyse antérieure de plusieurs mammifères. Ce récepteur exerce un rôle primordial dans la stimulation de la synthèse et de la sécrétion de l’hormone de croissance ainsi que dans la prolifération des somatotropes. Au niveau extrahypophysaire, les niveaux les plus élevés d’ARNm du GHRHR se retrouvent dans le rein. Toutefois, aucune analyse immunohistochimique n’existe encore sur la localisation précise et la quantification sur les niveaux de GHRHR dans les différents segments du rein de rat et sa dynamique d’expression en situation normale et pathologique telle que l’ischémie. De plus, dans le rein humain normal, aucune information n’est présentement disponible. Le premier article de ce mémoire a pour objectif d’identifier, par immunofluorescence directe, la localisation du GHRHR à travers le système tubulaire rénal, chez le rat jeune en bonne santé. Nos résultats mettent en évidence que dans le rein de rat sain, le GHRHR est exprimé dans les cellules du tubule proximal contourné et droit, de l’anse de Henlé ascendante épaisse corticale et médullaire et de l’anse de Henlé ascendante mince. Le cortex et la bande externe de la médulla externe seraient les deux régions où l’expression est la plus élevée. À la suite d’une insulte rénale comme l’ischémie-reperfusion (IR) chaude, nos résultats démontrent que l’expression du GHRHR est régulée à la baisse dans ces mêmes régions. De plus, une augmentation de certains marqueurs de détérioration cellulaire est présente comme l’enzyme initiatrice, la caspase-9 clivée et effectrice (caspase-3 clivée), des fragments d’ADN et la surexpression d’indication d’injure tissulaire comme la protéine Kidney Injury Molecule 1 (KIM-1). L’ensemble de ces résultats ouvre plusieurs pistes d’études concernant l’importance du GHRHR en rénoprotection. Le deuxième article de ce mémoire a pour objectif d’identifier, par immunofluorescence directe, la localisation du GHRHR à travers le système tubulaire rénal humain. Nos résultats suggèrent que dans le rein humain sain, le GHRHR est davantage exprimé dans le cortex, plus précisément, au niveau du tubule proximal droit et contourné et l’anse de Henlé corticale ascendante épaisse. L’expression du GHRHR est aussi notable au niveau de la région médullaire, pour être plus spécifique, au niveau de l’anse de Henlé médullaire ascendante épaisse et de la médulla. Ainsi, comme chez le rat, l’expression du GHRHR rénal est régio-spécifique. Finalement, le troisième article de ce mémoire est une revue de la littérature ayant pour but d’établir un lien entre les mécanismes connus du stress oxydant dans un contexte d’IR rénale et son impact spécifique dans la médulla. Cet article met en évidence que les différents segments du rein réagissent différemment à une agression oxydante et que la médulla est la région la plus vulnérable. De plus, cette revue de la littérature souligne que les différents types de mécanismes connus du stress oxydant dans un contexte d’IR rénale, tel que la production de dérivés réactifs de l’oxygène, ciblent principalement deux structures du néphron : le tubule proximal et l’anse de Henlé ascendante épaisse médullaire. Les principales répercussions de ces mécanismes observables sont l’inflammation, l’apoptose cellulaire et la diminution des fonctions rénales. Ces mécanismes peuvent aussi être utilisés comme un outil de diagnostic ou de détermination de la santé de l’organe. / The growth hormone-releasing factor receptor (GHRHR) is a receptor of the family of G- protein-coupled receptors. It is highly expressed in the somatotropic cells of the anterior pituitary of several mammals. This receptor plays an essential role in the stimulation of the synthesis and secretion of growth hormone as well as in the proliferation of somatotrophs. At the extra- pituitary level, the highest levels of GHRHR mRNA are found in the kidney. However, no immunohistochemical analysis yet exists on precise localization and quantification of GHRHR levels in the different segments of the rat kidney and its expression dynamics in normal and pathological situations such as ischemia. Additionally, in the normal human kidney, no information is currently available. The first article of this thesis aims to identify, by direct immunofluorescence, the localization of the GHRHR through the renal tubular system, in young healthy rats. Our results show that in the healthy rat kidney, GHRHR is expressed in the cells of the convoluted and right proximal tubule, of the cortical and medullary thick ascending loop of Henle and of the thin ascending loop of Henle. The cortex and the outer band of the outer medulla would be the two regions where the expression is the highest. Following a renal insult such as warm ischemia-reperfusion (RI), our results demonstrate that GHRHR expression is down-regulated in these same regions. In addition, an increase in certain markers of cellular damage is present including initiating enzymes, cleaved and effector caspase-9 (cleaved caspase-3), DNA fragments and overexpression indicative of tissue injury such as protein Kidney Injury Molecule 1 (KIM-1). All these results open up several avenues of study concerning the importance of GHRHR in renoprotection. The second article of this thesis aims to identify, by direct immunofluorescence, the localization of the GHRHR through the human renal tubular system. Our results suggest that in the healthy human kidney, the GHRHR is more expressed in the cortex, more precisely at the level of the right, convoluted proximal tubule and the thick ascending cortical loop of Henle. The expression of GHRHR is also appreciable at the level of the medullary region, more precisely at the level of the thick ascending medullary loop of Henle, and the medulla. Thus, as in rats, the expression of renal GHRHR is region specific. Finally, the third article of this thesis is a review of the literature aimed at establishing a link between the known mechanisms of oxidative stress in the context of renal IR and its specific impact in the medulla. This article highlights that the different segments of the kidney react differently to an oxidative attack and that the medulla is the most vulnerable region. In addition, this review of the literature underlines that the different types of known mechanisms of oxidative stress in a context of renal IR, such as the production of reactive oxygen species, mainly target two structures of the nephron: the proximal tubule and the thick ascending loop of Henle. The main repercussions of these observable mechanisms are inflammation, cellular apoptosis and reduced renal function. These mechanisms can also be used as a diagnostic tool or to determine the health of the organ.