In the Czech Republic is born to 5 % of SGA / IUGR children, about 5, 000 children a year, and their incidence is increasing. In 10 - 15 % does not occur postnatal compensation growth acceleration and growth retardation is then further deepens. Since 2003, these children can be treated by recombinant growth hormone in supraphysiological doses. Master thesis brings informations about SGA / IUGR children and their growth parameters during the first 2 years from the beginning of treatment when the monitoring was carried out at three - month intervals. The results are compared with the group of patients treated with growth hormone for growth hormone deficiency. Growth data was processed by a group of 57 SGA / IUGR children, which was compared with data of 34 children with growth hormone deficiency treated between 2003-2015 with growth hormone. Treatment of both groups of patients was carried out by a suitable therapeutic protocol, with the dose of GH by the respective diagnosis. These parameters were monitored: body height and weight, growth rate, BMI and weight - height ratio of patients. SGA / IUGR and GHD patients showed different growth profile in the initial phase of treatment when GHD patients had higher acceleration peak after 3 months of starting treatment and steeper increase in growth rate....

Eine Dysbalance zwischen Sauerstoffradikalen und der plasmatischen antioxidativen Kapazität sowie eine gesteigerte Aktivität der neutrophilen Granulozyten werden als mögliche pathophysiologische Faktoren der Schwangerschaftserkrankungen Präeklampsie (PE) und intrauterine Wachstumsretardierung (IUGR) diskutiert. Das Ziel der Studie war, zu prüfen, ob der plasmatische antioxidative Status und die Plasmaspiegel der neutrophilen Granulozyten Myeloperoxidase und PMN Elastase bei Schwangerschaften mit uteriner Perfusionsstörung, die ein Hochrisikokollektiv für die oben genannten Schwangerschaftskomplikationen darstellen, verändert sind. Die Messungen mit dem immundiagnostischen ELISA zur Bestimmung der antioxidativen Kapazität (ImAnOx) ergaben, dass eine signifikante Erniedrigung der Totalen Antioxidativen Kapazität im Hochrisikokollektiv vorlag. Eine Verbesserung der Risikobeurteilung war durch den ImAnOx-Test nicht möglich. Die Berechnung des Antioxidativen Quotienten durch die zusätzliche Bestimmung des Harnsäurespiegels konnte die Voraussage nicht verbessern. Zur inflammatorischen Komponente mit Hilfe der Enzymspiegelmessungen zeigten die Ergebnisse weder einen Zusammenhang mit der uterinen Perfusionsstörung noch verbesserten sie die Einschätzung des Risikos. Anhand der Ergebnisse wird deutlich, dass mit der uterinen Dopplersonographie insbesondere für das fetale Geburtsgewicht eine Kalkulation möglich ist.

La restriction de croissance intra-utérine (RCIU) est une conséquence immédiate d’un environnement utérin défavorable qui prédispose les individus atteints à de plus grands risques de développer des maladies cardiométaboliques une fois adulte. L’environnement fœtal s’ajoute ainsi à l’hérédité, au sexe et au mode de vie comme facteur déterminant de la santé cardiométabolique. Afin de mieux comprendre les différents aspects de cette prédisposition, notre laboratoire a développé un modèle animal de RCIU asymétrique recréant une diminution de la perfusion placentaire. La caractérisation des animaux a mis en évidence des différences dans la physiologie cardiovasculaire des individus adultes avec des dissemblances selon le sexe, ainsi qu’une différence dans l’expression de plusieurs gènes impliqués dans le métabolisme lipidique chez le fœtus. A partir de ces données, nous émettons l’hypothèse que le cœur fœtal RCIU subit une reprogrammation métabolique, conséquence du stress causé par l’environnement fœtal défavorable. Nous nous attendons aussi à une régulation différente du métabolisme entre les mâles et les femelles. Pour répondre à cette hypothèse, nous avons tout d’abord déterminé la contribution du métabolisme lipidique dans les cœurs fœtaux RCIU ainsi que sa régulation. Ensuite, nous avons approfondi les conséquences d’un métabolisme lipidique élevé dans les cœurs fœtaux RCIU. Le sexe des animaux a été pris en compte dans nos travaux. L’ensemble de ces travaux démontrent une plus grande utilisation du métabolisme lipidique chez les fœtus RCIU, impliquant une activation du récepteur nucléaire PPARα et du coactivateur PGC1a par une abondance d’acides gras (AG) à longue chaîne dans les cœurs fœtaux RCIU. L’activation de PPARα entraine une augmentation de l’expression de nombreux gènes impliqués dans l’oxydation des AG et de la biogenèse mitochondriale. Les mitochondries des cœurs fœtaux RCIU femelles montrent de plus grandes capacités de production d’ATP, comparées aux femelles témoins, mais aucune différence n’a été montrée chez les mâles. Un tel dysmorphisme a également été observé dans l’augmentation des capacités d’oxydation des AG à très longues chaînes chez les femelles RCIU, mais pas chez les mâles. L’augmentation de l’expression de Pdk4 dans les cœurs fœtaux RCIU confirme le fort métabolisme lipidique et suggère une abondance d’acétyl-CoA, molécule intermédiaire à plusieurs voies métaboliques, dont la production de corps cétoniques. Nous avons montré une synthèse intracardiaque de corps cétoniques chez les fœtus RCIU, sans élévation de la cétolyse, causant une accumulation d’acétoacétate et de β-hydroxybutyrate (bHB). Enfin, l’exploration des rôles signalétiques du bHB nous a permis d’observer une régulation positive de ce corps cétonique sur le métabolisme lipidique, par une activation de PPARα. En conclusion, ce projet de thèse a contribué à mieux comprendre les mécanismes d’adaptation métabolique des cœurs fœtaux à une RCIU causée par une diminution de la perfusion placentaire en fonction du sexe. Notre travail ouvre également la voie à de nouvelles avenues de recherche sur le rôle signalétique des corps cétoniques et des AG à longue chaîne dans la programmation des maladies cardiométaboliques. / An unfavorable womb environment often leads to intrauterine growth restriction (IUGR), which is known to increase the likelihood of developing cardiometabolic diseases later in life. The fetal environment is thus added to other factors such as heredity, sex and lifestyle that have an impact on cardiometabolic health. To investigate IUGR predisposed condition, our laboratory has developed an animal model of asymmetric IUGR by decreasing placental perfusion. Our findings using this animal model have highlighted sex-dependent differences in the cardiovascular physiology of IUGR adults, and specific changes in the expression of key genes involved in lipid metabolism in IUGR fetuses. Therefore, we hypothesize that the IUGR fetal heart undergoes a metabolic remodeling in response to the stress caused by the unfavorable uterine environment. We also expect selective metabolic changes in males and females. To verify this hypothesis, we addressed the contribution and regulation of lipid metabolism in IUGR fetal hearts. We also thoroughly investigated the consequences of a high lipid metabolism in IUGR fetal hearts. Changes between males and females were also considered. This study shows an increased use of lipid metabolism in IUGR fetuses, which involves the transcriptional activation of the nuclear receptor PPARα and the coactivator PGC1 in response to accumulated levels of specific long-chain fatty acids (FA) in IUGR fetal hearts. Activation of PPARα lead to an increase in the expression of critical genes involved in the oxidation of FAs and mitochondrial biogenesis. Mitochondrial respiration analysis demonstrated a greater ATP production capability in female IUGR fetal hearts compared to control females, a finding not observed in males. The increased expression of Pdk4 in IUGR fetal hearts attests such a strong lipid metabolism and suggests an abundance of acetyl-CoA, an intermediate molecule to several metabolic pathways, including the production of ketone bodies. Indeed, our results indicate an increased intracardiac synthesis of ketone bodies in IUGR fetuses without inducing ketolytic genes, resulting in significant accumulation of acetoacetate and β-hydroxybutyrate (bHB). Moreover, we provide evidence of a signaling role of bHB with a positive regulation of lipid metabolism through the transcriptional activation of PPARα. In conclusion, this thesis contributes to a better understanding of the mechanisms involved in the metabolic adaptation of fetal hearts to IUGR and highlights selective changes according to sex. Our study also paves the way for new research avenues on the signaling role of ketone bodies and long-chain FAs on the programming of cardiometabolic diseases.

Die Entwicklung eines Embryos und Fetus beeinflusst die Anfälligkeit für kardiovaskuläre Erkrankungen im weiteren Verlauf des Lebens entscheidend. Zugrundeliegende Mechanismen sind jedoch weitestgehend unbekannt. Unter Zuhilfenahme eines neuen Mausmodells für intrauterine kardiale Wachstumsretardierung zielt die vorliegende Dissertation auf die Identifikation adaptiver Wachstumsmechanismen ab, welche die Anpassung der Organgröße und die Aufrechterhaltung einer normalen Herzfunktion ermöglichen. Vielzählige Gene des Aminosäure (AS)-Metabolismus und der Proteinhomeostase zeigten eine vermehrte Expression in neugeborenen Mausherzen nach gestörter Embryonalentwicklung. Es wurde angenommen, dass sowohl die AS-Verfügbarkeit als auch die Aktivität der mechanistic target of rapamycin (mTOR) Signalkaskade entscheidend für eine normale Herzentwicklung und postnatales kompensatorisches Wachstum sind. Der mTOR Komplex 1 (mTORC1) wurde in prä- und perinatalen Mäusen mittels Rapamycin-Behandlung trächtiger Weibchen inhibiert. Die Auswirkungen einer prä- und postnatalen AS-Restriktion wurden anhand einer Niedrigproteindiät untersucht. Rapamycin-behandelte Neugeborene zeichneten sich durch vermindertes Gesamtwachstum sowie Entwicklungsverzögerung aus. Dabei war die kardiale Entwicklung besonders betroffen. Kardiale Proliferationsraten waren nicht verändert, die verminderte Herzgröße wurde jedoch auf eine verringerte Kardiomyozytengröße sowie eine erhöhte Apoptoserate zurückgeführt. Die intrauterine AS-Restriktion wurde überraschend gut von den Mausherzen toleriert. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass die mTOR Signalkaskade essentiell für eine normale Herzentwicklung sowie kompensatorisches kardiales Wachstum ist. Darüber hinaus stellt die pränatale Rapamycin-Behandlung möglicherweise ein neues Modell der intrauterinen Wachstumsretardierung dar, welches Untersuchungen von Programmierungs-Mechanismen vor allem während der fötalen und perinatalen Herzentwicklung ermöglicht. / Intrauterine development influences the susceptibility to cardiovascular disease in adulthood, although the underlying molecular mechanisms are vastly unknown. Utilizing a new mouse model of impaired heart development, this thesis aims at identifying pre- and postnatal adaptive growth mechanisms to restore organ size and allow normal cardiac function. Unbiased functional annotation of genes differentially expressed in neonatal hearts after impaired intrauterine development revealed numerous gene clusters involved in amino acid (AA) metabolism and protein homeostasis. It was hypothesized that both AA availability and mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway activation are crucial for normal heart development and compensatory cardiac growth. mTOR complex 1 (mTORC1) was inhibited in fetal and neonatal mice by rapamycin treatment of pregnant dams. The effects of pre- and postnatal AA restriction were studied by feeding dams a low protein diet (LPD) throughout pregnancy and keeping the offspring on LPD postnatally. Rapamycin treated neonates were characterized by overall growth restriction and developmental delay, where cardiac development was especially affected (reduction of heart size, weight and heart weight to body weight ratio, severe thinning and noncompaction of the ventricular myocardium as well as immature myocardial morphology). While proliferation rates were unaffected, the reduced neonatal heart size was attributed to decreased cardiomyocyte size and increased apoptosis. Strikingly, the murine heart appeared to be surprisingly resistant to intrauterine AA restriction. In conclusion, the data revealed mTOR being essential for normal as well as compensatory cardiac development and growth. Moreover, prenatal rapamycin treatment might represent a new model of intrauterine growth restriction, which potentially allows the investigation of developmental programming mechanisms within the heart particularly in the fetal and neonatal phase of development.

ObjectifLe diagnostic prénatal (DPN) a pour but de détecter des pathologies foetales in utero. L’objectif de ce travail était de mettre au point et d’appliquer les techniques d’exploration chromosomique en prénatal. Nous avons, tout d’abord, validé et évalué une plateforme de séquençage basée sur la technologie des semi-conducteurs, Ion Proton®, pour le dépistage prénatal non-invasif (DPNI) des principales aneuploïdies en routine clinique, puis évalué l’intérêt de l’Analyse Chromosomique sur Puces à ADN (ACPA) dans le diagnostic prénatal des retards de croissance intra-utérin (RCIU) foetaux. Matériel et Méthodes Nous avons inclus prospectivement 2505 patientes enceintes analysées par huit laboratoires hospitalo-universitaires de génétique : 695 grossesses à haut risque pour la trisomie 21 (risque ≥1/250 ou avec anomalie échographique) dans une étude de validation de la technique du test ADN libre circulant (ADNlc), et 1810 grossesses à risque, sans anomalie échographique, en routine clinique. Les issues de grossesses étaient toutes disponibles dans l’étude de validation et pour 521 grossesses dans l’étude en routine clinique. L’ADNlc extrait d’échantillons plasmatiques était séquencé, puis les données étaient analysées à l’aide du logiciel WISECONDOR. Les résultats des tests ADNlc étaient comparés aux caryotypes foetaux ou 7 aux données à la naissance. Nous avons aussi évalué le taux d’échec et comparé trois méthodes d’évaluation de la fraction foetale (FF) (RASSF1A, DEFRAG et SANEFALCON). Nous avons rétrospectivement inclus tous les foetus référés pour un prélèvement invasif pour RCIU et étudié les résultats de technique d’hybridation in situ en fluorescence (FISH), caryotypes et ACPA. Résultats Les résultats des deux cohortes de l’étude sur l’ADNlc étaient cohérents et les âges gestationnels n’étaient pas significativement différents ; les données ont été combinées afin d’étoffer la cohorte à analyser. Respectivement, la sensibilité et la spécificité étaient de : 98.3% (95% IC, 93.5–99.7%) et 99.9% (95% IC, 99.4–100%) pour la trisomie 21; 96.7% (95% IC, 80.9–99.8%) et 100% (95% IC, 99.6–100%) pour la trisomie 18 ; et 94.1% (95% IC, 69.2–99.7%) et 100% (95% IC, 99.6–100%) pour la trisomie 13. Le taux de non rendus était de 1.2% initialement puis après réanalyse de 0.6%. L’estimation de la FF avec les méthodes RASSF1A et DEFRAG étaient comparables, toutes deux compatibles avec une utilisation en routine clinique. Parmi les 162 foetus RCIU (78 associés et 84 isolés) inclus dans l’étude ACPA, 15 avaient une FISH pathologique : 10 RCIU associés et cinq RCIU isolés. Parmi 143 foetus étudiés par ACPA, 10 (7%) présentaient un variant du nombre de copies (CNV), tous étaient des RCIUs associés (10/65 soit 15.4%; 95 IC: 8.4%‐26.2%), versus 0/78 dans le groupe RCIUs isolés (95% IC: 0%‐5.6%). Six foetus (4.2%) ont présenté des variants de signification inconnue (VSI) (trois RCIU associés et trois RCIU isolés). Conclusion : Notre étude évaluant le test ADNlc utilisant la technologie des semi-conducteurs est la première étude clinique à rapporter les issues de grossesses dans une population aussi large. La plateforme est performante pour le DPNI des principales aneuploïdies. Notre protocole robuste est facilement applicable en routine clinique. Notre étude souligne une augmentation de rendement diagnostique de l’ACPA de 6.1% (4/65) par rapport au caryotype pour le DPN des foetus présentant un RCIU associé. Aucun CNV pathogène n’a été mis en évidence dans le groupe RCIU isolé. L’ADNlc pourrait-il supplanter l’ACPA dans cette population de RCIU isolé ? Le développement du test ADNlc a permis de limiter le nombre de prélèvements invasifs et donc leurs complications [...]. / ObjectivePrenatal diagnosis allows to detect fetal pathologies in-utero. The goal of this work was both technical development and application of the chromosomal exploration technics in prenatal diagnosis. First, we aimed to validate and evaluate the performance metrics of the highthroughput semiconductor sequencing platform, Ion Proton®, in non-invasive prenatal genetic screening (NIPS) for common fetal aneuploidies in a clinical setting and, then to evaluate the diagnostic utility of prenatal diagnosis using the chromosomal microarray analysis (CMA) for fetuses presenting with isolated or associated intrauterine growth restriction (IUGR). Methods : First, regarding NIPS, a prospective cohort study including 2505 pregnant women from eight academic genetics laboratories (695 high risk pregnancies for trisomy 21 (risk ≥1/250 or with ultrasound anomalies) in a validation study, and 1810 such pregnancies, without ultrasound anomalies, in a real-life NIPS clinical setting) was conducted. An outcome was available for all cases in the validation cohort and for 521 in the clinical cohort. Cell-free DNA from plasma samples was sequenced using the Ion Proton sequencer, and sequencing data were analyzed using the open-access software, WISECONDOR. Performance metrics for detection 10 of trisomies 21, 18 and 13 were calculated based on either fetal karyotype result or clinical data collected at birth. We also evaluated the failure rate and compared three methods of fetal fraction quantification (RASSF1A assay, and DEFRAG and SANEFALCON software). Then, regarding the CMA study, we retrospectively included all fetuses with IUGR referred for prenatal testing and studied by rapid fluorescence in situ hybridization (FISH), karyotype, and CMA. Results :In the NIPS study, results from both cohorts were consistent and their gestational age was not significantly different, so their data were combined to increase the sample size for analysis. Sensitivities and specificities, respectively, were as follows: for trisomy 21, 98.3% (95% CI, 93.5–99.7%) and 99.9% (95% CI, 99.4–100%); for trisomy 18, 96.7% (95% CI, 80.9–99.8%) and 100% (95% CI, 99.6–100%); and for trisomy 13, 94.1% (95% CI, 69.2–99.7%) and 100% (95% CI, 99.6–100%). Our failure rate was 1.2% initially and as low as 0.6% after retesting some of the failed samples. Fetal fraction estimation by the RASSF1A assay was consistent with DEFRAG results, and both were adequate for routine diagnosis. Among the 162 IUGR fetuses (78 associated and 84 isolated IUGR) included in the CMA study, 15 had an abnormal FISH result: 10 associated and five isolated fetal IUGRs. Among the 143 fetuses studied by CMA, 10 (7%) presented pathogenic copy number variations (CNVs). All 10 were in the associated fetal IUGR group (10/65 or 15.4%; 95% confidence interval [CI]: 8.4%‐26.2%) versus 0/78 in the isolated fetal IUGR group (95% CI: 0%‐5.6%). Six fetuses (4.2%) carried variants of unknown significance (VOUS) (three associated and three isolated fetal IUGRs). Conclusion: We described one of the largest studies evaluating Ion Proton-based NIPS and the first clinical study reporting pregnancy outcome in a large series of patients. This platform is highly efficient in detecting the three most common trisomies. Our protocol is robust and can be implemented easily in any medical genetics’ laboratory. Our second study highlighted the added value of CMA in the case of associated fetal IUGR with an incremental yield of 6.1% (4/65) over karyotyping. No pathogenic CNVs were reported in the isolated fetal IUGR group. Could NIPS supplant CMA in isolated fetal IUGR? The development of the NIPS test has reduced prenatal invasive testing and therefore its complications [...].

No description available.