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京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(生命科学) / 甲第24947号 / 生博第509号 / 新制||生||68(附属図書館) / 京都大学大学院生命科学研究科高次生命科学専攻 / (主査)教授 原田 浩, 教授 松本 智裕, 教授 鈴木 淳 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy in Life Sciences / Kyoto University / DFAM

High-impedance faults (HIFs) on distribution feeders are abnormal electrical conditions that cannot be detected by conventional protection schemes. These faults pose a threat on human lives when neighboring objects become in contact with the line's bare and energized conductors. An accurate electrical model for a HIF is implemented to investigate typical patterns in the line's current that allow for the detection of these faults. The occurrence of HIFs is detected with harmonic-current phase analysis and localized with recloser-sectionalizer technology as presented in this work. A sectionalizer algorithm is then presented showing the decision criteria for HIF declaration and shown to discriminate against nominal behavior in distribution feeders of similar harmonic content. Finally, it is shown that the algorithm will not produce a misreading when a current transformer enters saturation. / Master of Science

Yes / pVHL is a tumor suppressor. The lack of its function leads to various tumors, among which ccRCC (clear cell renal cell carcinoma) has the most serious outcome due to its resistance to chemotherapies and radiotherapies. Although HIF promotes the progression of ccRCC, the precise mechanism by which the loss of VHL leads to tumor initiation remains unclear. We exploited two zebrafish vhl mutants, vhl and vll, and Tg(phd3 / The work was supported by two BBSRC Grants: BB/R015457/1 and BB/M02332X/1.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2008-2009 / Il y a maintenant une quinzaine d'années ± Hypoxia-inducible factor-1 ¿ (HIF-1) fut une découverte clé dans la régulation de la réponse homéostasique suite aux variations dans la disponibilité de l'oxygène. HIF-1 est un facteur hétérodimère composé d'une sous-unité constitutive, HIF-1 (3, et d'une sous-unité régulée par les niveaux d'oxygène, HIF-la. HIFl a est hydroxylée par les prolyl-hydroxylases (PHD), modification post-traductionnelle qui permet le recrutement de pVHL (product of the von Hippel-Lindau tumor suppressor gene) et du complexe E3 ligase et qui mène à l'ubiquitinylation et à la dégradation par le protéasome de HIF-la. En hypoxie, Thydroxylation est bloquée résultant en l'accumulation du complexe HIF-1 et l'activation des gènes cibles. Les études de quelques groupes, dont notre laboratoire, ont montré que HIF-la peut aussi être régulée par des stimuli non hypoxiques. Les travaux de cette thèse visent à démontrer les mécanismes par lesquels un stimulateur non hypoxique tel Ang II régule l'induction de la protéine HIF-la dans un modèle de cellules vasculaires musculaires lisses (VSMC). D'abord, la stimulation du récepteur ATi mène à l'activation de la transcription du gène de HIF-la via l'activation de la protéine kinase C (PKC) sensible aux diacylglycérols (DAG). Ang II augmente également la traduction de la protéine HIF-la via l'activation de la production de dérivés réactifs de l'oxygène (DRO) et l'activation subséquente de la voie phosphatidylinositol-3- kinase (PI3K) et de sa composante en aval, la p70S6 kinase. La p70S6K participe activement à la traduction d'ARNm contenant les séquences 5'TOP qui contiennent de 4 à 14 pyrimidines incluses dans le segment 5' non-codant notamment de l'ARNm de HIF-la. Ensuite, Ang II, via son récepteur ATI, transactive des récepteurs tyrosine kinase membranaires tels que le récepteur du ± epidermal-growth factor ¿ (EGFR) et le récepteur du ± insulin-like growth factor receptor ¿ (IGF-1R) qui ont un effet sur l'activation du complexe HIF-1 et sur l'induction protéique de HIF-la, respectivement. Enfin, la signalisation induite par Ang II mène à la stabilisation de la protéine HIF-la afin de maximiser l'induction de cette protéine hautement instable. L'état pro-oxydant induit par Ang II dans les VSMC favorise la diminution des niveaux intracellulaires d'ascorbate, cofacteur important des PHD, diminuant ainsi l'hydroxylation de HIF-la, augmentant donc sa stabilité. En somme, Ang II est un puissant activateur de HIF-1, lequel joue un rôle important dans la biologie des VSMC régulée par Ang II.

Dans certaines situations physiologiques et pathologiques, la concentration tissulaire en oxygène diminue grandement, créant ainsi une situation d'hypoxie. Heureusement, les cellules de mammifères possèdent un mécanisme de réponse efficace envers un stress hypoxique assuré par le facteur de transcription inductible par l'hypoxie, HIF-1. Le facteur HIF-1 est constitué de deux sous-unités : HIF-1β et HIF-1α. La sous-unité HIF-1β demeure invariable en fonction des niveaux d'oxygénation. En revanche, la sous-unité HIF-1 a est hautement régulée par les niveaux d'oxygénation. En normoxie, HIF-1α est rapidement hydroxylée par les prolyl-hydroxylases (PHD). L'hydroxylation de HIF-1α mène à sa reconnaissance par la protéine E3-ubiquitine ligase pVHL (von Hippel-Lindau protein), ciblant ainsi la protéine HIF-1 a ubiquitinylée vers la dégradation par le protéasome. À l'inverse, en hypoxie, l'hydroxylation de HIF-la est fortement diminuée, ce qui provoque la stabilisation de HIF-1α et la formation du dimère HIF-1 responsable de l'expression des gènes cibles impliqués dans la réponse adaptatrice des cellules à l'hypoxie. Outre l'hydroxylation et l'ubiquitinylation, la sous-unité a subie également plusieurs autres modifications telles que la phosphorylation, la sumoylation et la S-nitrosylation. Les travaux présentés dans cette thèse visent à démontrer l'impact de nouvelles modifications post-traductionnelles de HIF-1α sur l'activité du facteur HIF-1. Dans un premier temps, des travaux portant sur l'acétylation de la sous-unité HIF-1α par l'acetyltransferase ARD1 (Arrest-defective-1) seront présentés. En 2002, une étude démontrait que la protéine ARD1 était responsable de l'acétylation de HIF-1α, contribuant ainsi à son association avec pVHL et à sa dégradation. Cependant, nos travaux démontrent plutôt qu'ARDl n'est pas impliquée dans la stabilité de HIF-1α. Dans un deuxième temps, nous démontrons un rôle clé de la peptidyl-prolyl isomérase PIN1 sur l'activité transcriptionnelle du facteur HIF-1 et l'expression d'un gène cible important, le facteur de croissance des cellules endothéliales vasculaires (VEGF). Finalement, nous présentons des travaux impliquant la methylation de HIF-1α et le rôle important de cette modification sur l'activité du facteur HIF-1. Bref, l'étude de nouvelles modifications de la protéine HIF-1α s'avère donc fondamentale pour la compréhension de la régulation de HIF-1, tant au niveau des fonctions physiologiques et pathologiques importantes de HIF-1 qu'au niveau du développement de stratégie thérapeutique.

Le mélanome uvéal est une tumeur intraoculaire fortement métastatique: plus de 50% des patients développent des métastases au foie malgré le traitement de la tumeur oculaire. Des analyses immunohistochimiques ont démontré précédemment une corrélation entre l’expression du principal médiateur de la réponse à l’hypoxie hypoxia-inducible factor 1 alpha et le développement de métastases. Nous avons donc exposé des cellules tumorales du mélanome uvéal et des mélanocytes de la choroïde à des taux d'oxygène hypoxiques ou à 21% afin de comparer leur transcriptome, leur prolifération, leur métabolisme énergétique et leur chimiorésistance. Nos analyses du transcriptome des cellules tumorales hypoxiques ont montré qu’il y avait une répression des transcrits de différenciation du mélanocyte ainsi qu’une surexpression de transcrits associés à la glycolyse aérobique (e.g. LDHA, PKM2). Nous avons également observé un ralentissement de la prolifération des cellules tumorales et une résistance accrue aux fortes concentrations de l’agent chimiothérapeutique cisplatine en conditions hypoxiques. / Uveal melanoma is the most common intraocular tumor in adults and is highly metastatic: up to half of patients develop metastases to the liver following the eye treatment. Previous immunohistochemistry analyses showed a correlation between the expression of hypoxia-inducible factor 1 alpha and the development of metastases. We therefore exposed uveal melanoma cells and choroidal melanocytes to hypoxic oxygen levels or to 21% O2 in order to compare their transcriptome, proliferation, energetic metabolism and chemoresistance. Our analyses of the transcriptome of hypoxic uveal melanoma cells showed a downregulation of melanocyte differentiation transcripts and an upregulation of transcripts associated to aerobic glycolysis (e.g. LDHA, PKM2). We also observed a reduction of tumor cell proliferation and a greater resistance to high concentrations of the chemotherapeutic agent cisplatin in hypoxic conditions.

Rica em compostos bioativos, a própolis é amplamente utilizada na medicina alternativa como agente preventivo e/ou terapêutico. Neste trabalho, avaliamos o impacto de frações ricas em polifenóis de diferentes própolis no processo de angiogênese na aterosclerose. Foram utilizadas as seguintes amostras de própolis: Red (vermelho, Alagoas-Brasil), Green (verde, Minas Gerais-Brasil) e Brown (marrom, Temuco-Chile), com concentrações semelhantes de polifenóis totais (~32%), porém com diferentes perfis de compostos fenólicos. A suplementação (250 mg/Kg/dia) de camundongos knockout para o receptor de LDL (LDLr-/-) com os polifenóis demonstrou que no protocolo de lesão inicial (LI) os grupos suplementados apresentaram menor (p<0,05) área de lesão (Green, 726&#181;m2; Red, 519&#181;m2; Brown, 698&#181;m2) em relação ao controle (GC, 1184&#181;m2). Em contraste, no protocolo de lesão avançada (LA) apenas o grupo Red (1082&#181;m2) apresentou menor (p<0,05) área de lesão em relação ao GC (1598&#181;m2). Em ambos os protocolos (LI e LA) observou-se redução (p<0,05) na expressão de importantes genes envolvidos no processo de angiogênese (VEGF, MMP9, PDGF e PECAM). No entanto, apenas o grupo tratado com a própolis Red foi capaz de aumentar (p<0,05) a expressão de TIMP-1 no protocolo de LI. Todos os tratamentos inibiram (p<0,05), em cerca de 45%, a migração de células endoteliais (CE), bem como cerca de 55% do brotamento de tubos de anéis de aorta, em relação ao controle e ao redor de 50% da formação de novos vasos na membrana corioalantóica de embrião de galinha (CAM). Ao investigar o mecanismo de ação dos polifenóis, observamos que os polifenóis da própolis Red (PRP) mostraram-se mais eficazes em modular a expressão do Fator induzido por Hipóxia-1 alfa (HIF-1&#945;), de modo dose/tempo dependente em células endoteliais. Adicionalmente, os polifenóis da própolis Red (PRP) reduziram a expressão de genes alvos regulados por HIF-1&#945; como GLUT-1 e ADM, além de inibir a expressão gênica e a secreção de VEGF em meio de cultura. Em presença dos PRP, a degradação de HIF-1&#945; foi exarcebada e, utilizando-se células RCC4/pVHL (células de carcinoma renal com VHL reintroduzido), observou-se que PRP induzem a desestabilização de HIF-1&#945; acelerando sua degradação dependente de pVHL. Em células endoteliais, pVHL foi superexpresso devido à inibição de Cdc42, um repressor de pVHL. Conclui-se que os polifenóis oriundos das própolis Green, Red e Brown possuem potencial anti-aterogênico através da inibição da expressão de moléculas inflamatórias e angiogênicas, principalmente quando suplementados ao início do desenvolvimento da lesão aterosclerótica. Além disso, os polifenóis da própolis Red inibem o processo de angiogênese, aumentando a desestabilização de HIF-1&#945; pelo aumento da degradação via pVHL e induzindo sua expressão em função da repressão de Cdc42. / Propolis is rich in bioactive compounds and widely used in alternative medicine as a preventive agent and/or in therapy. We evaluate the impact of polyphenol-rich fractions of propolis from different origins and types in the angiogenesis process in atherosclerotic lesions. The following samples of propolis were used: Red (red, Alagoas, Brazil), Green (green, Minas Gerais, Brazil) and Brown (brown, Temuco, Chile), with similar concentrations of total polyphenols (~ 32%) but with different profiles of phenolic compounds. Supplementation (250 mg / kg / day) of knockout mice for the LDL receptor (LDLr-/ -) with polyphenols showed that in the initial lesion (LI) protocol supplemented groups had lower (p<0.05) lesion area (Green, 726&#181;m2; Red, 519&#181;m2; Brown 698&#181;m2) compared to control (GC, 1184&#181;m2). In contrast, in the advanced lesions (LA) protocol only the Red group (1082&#181;m2) had smaller lesion area (p<0.05) compared to GC (1598&#181;m2). In both protocols (LI and LA) a reduction (p<0.05 of important genes expression involved in angiogenesis (VEGF, MMP9, PDGF and PECAM) was observed. However, only the group treated with Red propolis was able to increase (p <0.05) the expression of TIMP-1 in the LI protocol. The treatments with all types of propolis inhibited (p<0.05), about 45% the migration of endothelial cells (EC), approximately 55% of tubes formation in aortic rings and almost 50% of formation of new vessels in the chorioallantoic membrane of chick embryo (CAM) compared to the control. While investigating the mechanism of polyphenols action, it was found that polyphenols from Red propolis (PRP) were more effective in modulating the expression of hypoxia-induced factor-1 alpha (HIF-1&#945;) in a dose/time dependent way in EC. Additionally, the polyphenols from red propolis (PRP) reduced the expression of target genes regulated by HIF-11&#945; as GLUT-1, ADM, VEGF besides the VEGF protein secretion in the EC culture medium. In the presence of PRP, the degradation of HIF-11&#945; was exacerbated in RCC4/pVHL cells (renal cell carcinoma with VHL reintroduced); moreover, PRP induced destabilization of HIF-11&#945; accelerating the degradation of this transcription factor by a pVHL-dependent patway. In EC, pVHL was over expressed by inhibition of Cdc42, a repressor of pVHL. We conclude that the polyphenols from Green, Red and Brown propolis have anti-atherogenic potential by inhibiting the expression of angiogenic and inflammatory genes, especially when supplemented at an early stage of the atherosclerotic lesion development. In addition, the polyphenols from Red propolis inhibit the angiogenesis process by increasing the destabilization of HIF-11&#945; via over expression of pVHL-degradation induced by repressed Cdc42 function.