L’insuffisance cardiaque (IC) reste la cause majeure de morbimortalité dans les pays industrialisés justifiant ainsi la recherche de traitements plus ciblés. Caractérisée par des désordres métaboliques importants qui impliquent notamment une dysfonction mitochondriale, le métabolisme énergétique apparait comme une composante majeure du développement de l’IC. Ces dernières années, le co-activateur transcriptionnel PGC-1α a été proposé comme un acteur central du contrôle de la fonction mitochondriale et constitue ainsi une cible thérapeutique d’intérêt. Ainsi, l’objectif principal de ce travail est de développer un test cellulaire robotisé permettant la recherche d’activateurs de PGC-1α dans un contexte cardiaque.La mise en place de ce test cellulaire de criblage dans des cellules H9c2 différenciées en cellules pseudo-cardiaques a permis l’identification de trois familles majeures : les hormones stéroïdiennes, les vitamines B et les acides gras, capables d’activer l’expression de PGC-1α et par ce biais d’induire une biogenèse mitochondriale ainsi qu’une augmentation de la respiration mitochondriale. La validation de ces effets dans des cardiomyocytes de rat adulte a permis d’une part de valider la pertinence du test et du choix du modèle cellulaire et d’autre part de vérifier qu’une induction de l’expression de PGC-1α se répercute bien sur la cascade transcriptionnelle de la biogenèse mitochondriale. Ce test constitue donc un atout majeur dans le recherche de nouveaux activateurs de PGC-1α pour mieux comprendre ses mécanismes de régulation dans le cœur, mais offre aussi des perspectives intéressantes pour la recherche de composés pharmacologiques à visée thérapeutique.Par ailleurs, peu de connaissances sont disponibles dans la littérature concernant le contrôle de la biogenèse mitochondriale dans le muscle lisse vasculaire et plus particulièrement dans l’hypertension artérielle. Ainsi, la deuxième partie de ce travail a été de caractériser la biogenèse mitochondriale dans un contexte d’hypertension. A travers l’utilisation d’un modèle expérimental d’hypertension et après confirmation dans des cellules musculaires lisses en culture, nous avons montré une induction importante de la biogenèse mitochondriale dans l’hypertension par un mécanisme stress oxydant-dépendant. De plus, cette induction est corrélée à une forte activation de la CaMKII, totalement bloquée par la présence d’un anti-oxydant : le resvératrol. Ces résultats suggèrent donc un contrôle de la biogenèse mitochondriale dépendante de la balance pro/anti-oxydante via l’activation de la CaMKII dans le muscle lisse vasculaire. / Heart failure (HF) is still the major cause of morbimortality in industrialized countries that justify the research of new treatments. Characterized in part by metabolic disorders including mitochondrial dysfunction, energetic metabolism appears as an essential component in HF development. These last years, PGC-1α has been proposed as a central actor of mitochondrial function control and thus as a therapeutic target of interest.The development of a cellular robotized assay in cardiac-like differentiated H9c2 cells allowed identification of three families: steroid hormones, B vitamins and fatty acids, able to induce the expression of PGC-1α and thus up-regulate mitochondrial biogenesis and mitochondrial respiration. The validation of these effects in adult rat cardiomyocytes lets in the one hand to validate the suitability of the assay and in the other hand to confirm that PGC-1α induction leads to mitochondrial biogenesis activation. Consequently, this assay constitutes a major asset to find new activators of PGC-1α to better understand its regulation in heart and provides interesting perspectives for the research of therapeutic pharmacologic compounds.Mechanisms controlling mitochondrial biogenesis in response to hypertension in vascular smooth muscle remain unclear. In this context, the second part of this work was to identify how mitochondrial biogenesis is modulated in arterial hypertension. Using an experimental model of hypertension and after validation in cultivated smooth muscle cells, we show a mitochondrial biogenesis induction in response to hypertension in relation with an increase in oxidative stress. Moreover, this induction is associated with a significant increase in CaMKII activity which was totally blocked by an antioxidant: resveratrol. These results suggest a regulation of mitochondrial biogenesis by oxidative stress via a CaMKII mechanism in vascular smooth muscle.

<p>The ß-carbolines norharman and harman structurally resemble the synthetic compound 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) that is known for its ability to damage neuromelanin-containing dopaminergic neurons of the substantia nigra and thereby induce parkinsonism. MPTP is, however, not normally present in the environment whereas the ß-carbolines are present in cooked food and tobacco smoke. </p><p>In this thesis it was demonstrated that norharman and harman had affinity to melanin and were retained in neuromelanin-containing neurons of frogs up to 30 days post-injection (the longest survival time examined). It was also demonstrated that norharman induced neurodegeneration, activation of glia cells and motor impairment in mice. Furthermore, this compound induced ER stress and cell death in PC12 cells. An in vitro model of dopamine melanin-loaded PC12 cells was developed in order to study the effect of melanin on norharman-induced toxicity. In this model, melanin seemed to attenuate toxicity induced by low concentrations of norharman. After exposure to the highest concentration of norharman, melanin clusters were disaggregated and there was an increased expression of stress proteins and caspases-3, known to be involved in apoptosis.</p><p>The polycyclic aromatic hydrocarbon, 7,12-dimethylbenz[<i>a</i>]anthracene was demonstrated to have a CYP1A1-dependent localization in endothelial cells in the choroid plexus, in the veins in the leptomeninges and in the cerebral veins of mice pre-treated with CYP1-inducers. </p><p>These results demonstrate that the distribution of environmental compounds could be influenced by the presence of neuromelanin and expression of CYP enzymes in the brain and that norharman may induce neurotoxic effects in vivo and in vitro.</p>

The ß-carbolines norharman and harman structurally resemble the synthetic compound 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) that is known for its ability to damage neuromelanin-containing dopaminergic neurons of the substantia nigra and thereby induce parkinsonism. MPTP is, however, not normally present in the environment whereas the ß-carbolines are present in cooked food and tobacco smoke. In this thesis it was demonstrated that norharman and harman had affinity to melanin and were retained in neuromelanin-containing neurons of frogs up to 30 days post-injection (the longest survival time examined). It was also demonstrated that norharman induced neurodegeneration, activation of glia cells and motor impairment in mice. Furthermore, this compound induced ER stress and cell death in PC12 cells. An in vitro model of dopamine melanin-loaded PC12 cells was developed in order to study the effect of melanin on norharman-induced toxicity. In this model, melanin seemed to attenuate toxicity induced by low concentrations of norharman. After exposure to the highest concentration of norharman, melanin clusters were disaggregated and there was an increased expression of stress proteins and caspases-3, known to be involved in apoptosis. The polycyclic aromatic hydrocarbon, 7,12-dimethylbenz[a]anthracene was demonstrated to have a CYP1A1-dependent localization in endothelial cells in the choroid plexus, in the veins in the leptomeninges and in the cerebral veins of mice pre-treated with CYP1-inducers. These results demonstrate that the distribution of environmental compounds could be influenced by the presence of neuromelanin and expression of CYP enzymes in the brain and that norharman may induce neurotoxic effects in vivo and in vitro.

En aquest treball de tesis doctoral s'estudia el paper de l'estrès oxidatiu tant a la etiologia com a la patofisiologia del dany vascular associat a la malaltia d'Alzheimer. Es demostra la capacitat de les cèl·lules musculars llises vasculars de produir pèptid &#946;-amiloide (A&#946;). L'estrès oxidatiu associat a edats avançades, estimula el processament amiloidogènic de l' APP a cèl·lules musculars llises vasculars portant a un augment de producció d' A&#946;1-40 i A&#946;1-42 contribuint així, a la formació dels depòsits amiloides vasculars. Alhora, els depòsits amiloides vasculars indueixen dany vascular a través d'estrès oxidatiu, a on la nitrotirosinació de proteïnes juga un paper clau en la inactivació d'enzimes essencials per la viabilitat cel·lular. La vitamina E i els estrogens tenen un efecte protector a neurones i cèl·lules musculars llises vasculars mentre que la vitamina E, però no els estrogens, és capaç de protegir les cèl·lules endotelials davant la toxicitat induïda pel pèptid A&#946;. / In this thesis we study the effect of oxidative stress in the etiology and pathophysiology of the vascular damage associated to Alzheimer's disease. We demonstrate the production of amyloid-&#946;-peptide (A&#946;) by vascular smooth muscle cells. Oxidative stress related to advance ages, induces the amyloidogenic APP cleavage producing an increase of A&#946;1-40 and A&#946;1-42 by vascular smooth muscle cells, which in tum contribute to vascular amyloid deposits generation. Vascular amyloid deposits induce oxidative stress, in which protein nitrotyrosination plays a key role in essential enzymes inactivation. Vitamin E and estrogens are able to protect neurons and vascular smooth muscle cells while vitamin E, but not estrogens, is able to protect endothelial cells against A&#946;-mediated toxicity.

Nous avons précédemment montré que les cellules musculaires lisses vasculaires(CMLV) des rats spontanément hypertendus (SHR) présentent une expression augmentée des protéines G inhibitrices (Gi) et une prolifération cellulaire accrue par rapport aux CMLV des rats Wystar-Kyoto (WKY). Le niveau d'AMPc s’est également avéré plus faible dans les CMLV de SHR. La présente étude a donc été entreprise afin d'examiner la contribution de la diminution du niveau intracellulaire d'AMPc à l’augmentation de l'expression des protéines Gi et à la prolifération accrue des CMLV de SHR et de continuer à explorer les mécanismes moléculaires sous-jacents responsables de cette réponse. Les CMLV de SHR ont montré par rapport aux CMLV des WKY une expression accrue de Giα-2 et Giα-3 qui a été diminué d'une manière dépendante de concentration par le dbcAMP, un analogue d'AMPc perméable à la membrane cellulaire. En outre, les fonctions augmentées des protéines Gi comme démontrées par l'amplification de l’inhibition de l'adénylate cyclase par les hormones inhibitrices et l'activité forskoline (FSK)-stimulée de l’adénylate cyclase par une faible concentration de GTPγS dans les CMLV de SHR ont également été restaurées aux niveaux de WKY par le dbcAMP. La prolifération accrue des CMLV de SHR a également été atténuée par le dbcAMP et la forskoline, un activateur de l'adénylate cyclase. De plus, dbcAMP a restauré la production augmentée d'anion superoxyde (O2-), l'activité de la NAD(P)H oxydase et l’expression accrue des protéines Nox 4 et p47phox observée dans les CMLV de SHR jusqu’au niveau contrôle. Par ailleurs, la phosphorylation accrue des PDGF-R, EGF-R, c-Src et ERK1/2 énoncée par les CMLV de SHR a également été diminuée par le dbcAMP d'une manière dépendante de concentration. Ces résultats suggèrent que le niveau réduit d'AMPc intracellulaire montré par les CMLV de SHR contribue à l'expression accrue des protéines Gi et à l’hyperprolifération cellulaire à travers l’augmentation du stress oxydatif, la transactivation des EGF-R, PDGF-R et la voie de signalisation des MAP kinases. / We have previously shown that vascular smooth muscle cells (VSMC) from spontaneously hypertensive rats (SHR) exhibit enhanced expression of inhibitory G proteins (Gi) and enhanced cell proliferation as compared to VSMC from Wystar-Kyoto rats (WKY). The levels of cAMP were shown to be decreased in VSMC from SHR. The present study was therefore undertaken to examine the contribution of the decreased intracellular level of cAMP in the enhanced expression of Gi proteins and increased proliferation of VSMC from SHR and to further explore the underlying molecular mechanisms responsible for this response. VSMC from SHR showed an enhanced expression of Giα-2 and Giα-3 as compared to VSMC from WKY which was decreased in a dose-dependent manner by dbcAMP, a cell-permeable cAMP analog. In addition, the enhanced functions of Gi proteins as demonstrated by enhanced inhibition of adenylyl cyclase by inhibitory hormones and forskolin (FSK)-stimulated adenylyl cyclase activity by low concentration of GTPγS in VSMC from SHR were also restored to the WKY levels by dbcAMP. The enhanced proliferation of VSMC exhibited by SHR was also attenuated by dbcAMP and forskolin, an activator of adenylyl cyclase. In addition, dbcAMP also restored the increased production of superoxide anion (O2-), NAD(P)H oxidase activity and enhanced expression of Nox 4 and p47phox proteins observed in VSMC from SHR to control levels. Furthermore, the increased phosphorylation of PDGF-R, EGF-R, c-Src and ERK1/2 exhibited by VSMC from SHR were also decreased by dbcAMP in a dose-dependent manner. These results suggest that decreased levels of intracellular cAMP exhibited by VSMC from SHR contributes to the enhanced expression of Gi proteins and hyperproliferation through increasing oxidative stress and transactivation of EGF-R, PDGF-R and MAP kinase signaling pathway.

La sclérose systémique (ScS) est une maladie auto-immune dont l’un des principaux auto-anticorps, dirigé contre la protéine centromérique B (CENP-B), est fortement associé à l’hypertension artérielle pulmonaire, l’une des causes majeures de décès dû à la ScS. L’hypertension résulte de l’occlusion progressive des vaisseaux suite à une hyperactivation des cellules musculaires lisses (CML) de la paroi vasculaire. Cependant, les facteurs responsables de ce remodelage vasculaire restent inconnus. Plusieurs études récentes ont démontré que certains auto-antigènes possèdent des fonctions biologiques additionnelles lorsqu'ils se retrouvent dans le milieu extracellulaire. En effet, une fois libérés par nécrose ou apoptose, ces auto-antigènes adoptent une activité biologique qui s'apparente à celles des cytokines et peuvent ainsi participer aux processus normaux de réparation de blessure et/ou acquérir une activité pathogène qui contribue au développement de certaines maladies auto-immunes. Nos résultats suggèrent que la CENP-B peut être ajoutée à cette liste de molécules bifonctionnelles. À l'aide des techniques d'immunofluorescence, d'ELISA cellulaire et de cytométrie en flux, nous avons démontré que la CENP-B se liait spécifiquement à la surface des CML vasculaire de l’artère pulmonaire avec une plus grande affinité pour le phénotype contractile que synthétique. Cette liaison provoquait la migration des cellules ainsi que la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires telles que l’interleukine 6 et 8. Les mécanismes par lesquels la protéine exerçait ces effets impliquaient la phosphorylation de FAK et Src ainsi que la voie des MAP kinases, avec ERK1/2 et p38. Des études de signalisation intracellulaire effectuées à l’aide de plusieurs inhibiteurs spécifiques ainsi que des études de désensibilisation nous ont permis d’identifier le récepteur de la CENP-B en plus d’identifier les mécanismes complets de sa signalisation membranaire. Nous avons démontré que la CENP-B se liait de manière spécifique aux CML vasculaire via le récepteur de chémokine 3 (CCR3) pour ensuite transactiver le récepteur EGF, selon un mécanisme métalloprotéase-dépendant qui implique le relargage du HB-EGF. Cette transactivation est un processus important dans l’activation de la voie des MAP kinases ainsi que dans la sécrétion d’IL-8 induite par la CENP-B. Finalement, nous avons démontré que les auto-anticorps anti-CENP-B pouvaient abolir cette cascade de signalisation, empêchant ainsi la CENP-B d’exercer son rôle de cytokine. L’identification de la CENP-B comme ligand du CCR3 ouvre donc plusieurs perspectives quant à l’étude du rôle pathogène des auto-anticorps anti-CENP-B dans la ScS. / CENP-B is a highly conserved, centromere associated protein and is a major autoantigen in systemic sclerosis (SSc). Anti-CENP-B autoantibodies are associated with prominent vascular manifestations such as pulmonary arterial hypertension (PAH) in the limited cutaneous subset of SSc. PAH occurs as a consequence of progressive obliteration of small arteries due to vascular smooth muscle cell dysfunction, migration and proliferation. However, the factors driving this obliteration are unknown. Earlier in vitro studies have demonstrated that some autoantigens have an additional role when they are released in the extracellular environment during the course of injurious insults resulting in cell death. Indeed, it was previously suggested that extracellular autoantigens participate in normal wound repair processes by acting like cytokines and/or chemokines and subsequently displaying pathogenic activities that contribute to the development of autoimmune diseases. Our present findings suggest that the nuclear autoantigen CENP-B can be added to this set of bifunctional molecules. The present study clearly indicates that exogenous CENP-B bound specifically to the surface of human pulmonary artery SMCs. Binding of CENP-B to SMC stimulated their migration during in vitro wound healing assays, as well as their secretion of interleukins 6 and 8. The mechanism by which CENP-B mediated these effects involved the focal adhesion kinase, Src, ERK1/2, and p38 MAPK pathways. Moreover, CENP-B released from apoptotic endothelial cells was found to bind to SMC, thus indicating a plausible in vivo source of extracellular CENP-B. Here, we also report several lines of evidence indicating that CENP-B, which has no obvious primary or secondary structural homology to chemokines, induced SMC activation by interacting with CCR3. Moreover, the present study clearly demonstrates the involvement of EGFR in CENP-B signaling leading to IL-8 secretion. Finally, anti-CENP-B autoantibodies were found to abolish this signaling pathway, thus preventing CENP-B from transactivating EGFR and exerting its cytokine-like activities toward vascular SMCs. The present study sheds new light on the possible role of extracellular CENP-B and its potent biological effects on human pulmonary artery SMCs. The identification of CENP-B as a CCR3 ligand opens up new perspectives for the study of the pathogenic role of anti-CENP-B autoantibodies.

Les complications vasculaires telles que l’augmentation de la contractilité et la prolifération cellulaire sont les complications les plus communes observées dans le diabète et l’hyperglycémie chronique est un facteur important dans ces processus. La voie de signalisation de Gαq joue un rôle important dans la régulation du tonus vasculaire et l’altération de celle-ci peut contribuer aux complications vasculaires observées dans les cas de diabète et d’hyperglycémie. Il a été observé que les taux et l’activité des protéines kinase C (PKC) et du diacylglycérol (DAG) sont augmentés dans ces conditions. Cependant, aucune étude n’a démontré l’implication de Gαq/11 et des PLCβ, molécules de signalisation en amont de PKC/DAG. Plusieurs études révèlent que l’augmentation des taux et de l’activité des PKC et du DAG induite par l’hyperglycémie dans des cellules du muscle lisse vasculaire (CMLV) est attribuée à l’augmentation du stress oxydatif. De plus, les niveaux de certains peptides vasoactifs, tels que l’angiotensine II et l’endothéline-1, augmentés dans les conditions de diabète/d’hyperglycémie, peuvent contribuer à l’augmentation du stress oxydatif observée. Le travail présenté dans cette thèse avait pour but d’examiner les effets de l’hyperglycémie sur les niveaux d’expression protéique de Gαq/11 et de ses molécules associées, ainsi que d’étudier le mécanisme moléculaire par lequel l’hyperglycémie module la voie de signalisation de Gαq dans les CMLV. Dans la première étude, nous avons examiné si l’hyperglycémie pouvait moduler l’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ1 et PLCβ2. Le prétraitement des CMLV A10 avec 26 mM de glucose durant 72 heures augmente l’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ-1 et PLCβ-2 en comparaison avec les CMLV témoins. Le traitement avec des antagonistes aux récepteurs AT1 de l’Ang II, et ETA/ETB de l’ET-1, atténue la hausse de Gαq, de Gα11, de PLCβ1 et de PLCβ2 induite par l’hyperglycémie. De plus, la formation d’IP3 stimulée par l’ET-1 était plus élevée dans les CMLV exposée à 26 mM de glucose. Le traitement des CMLV A10 avec l’Ang II et l’ET-1 augmente également les niveaux d’expression des protéines Gα q/11 et PLCβ. Cette augmentation de l’expression est restaurée au niveau des CMLV témoins par les antagonistes des récepteurs AT1, ETA et ETB. Ces résultats suggèrent que l’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ dans les CMLV induite par l’hyperglycémie est attribuée à l’activation des récepteurs AT1, ETA et ETB. Dans la seconde étude, nous avons examiné l’implication du stress oxydatif dans l’augmentation des niveaux d’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ et de leur signalisation induite par l’hyperglycémie. Nous avons également déterminé le mécanisme responsable de l’augmentation du stress oxydatif induite par l’hyperglycémie. L’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ des CMLV A10 exposées à 26 mM de glucose est revenue au niveau basal après un traitement avec l’antioxydant diphenyleneiodonium (DPI), et la catalase, un chélateur du peroxyde d’hydrogène, mais pas par le 111Mn-tetralis(benzoic acid porphyrin) (MnTBAP) ni par l’acide urique, des chélateurs du peroxynitrite. De plus, l’augmentation de la formation d’IP3 stimulée par l’ET-1 dans les CMLV exposées à 26 mM de glucose est revenue au niveau basal après un traitement avec le DPI et la catalase. Ces résultats suggèrent que l’augmentation du stress oxydatif induite par l’hyperglycémie contribue à l’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et les molécules associées à la voie de signalisation de Gq. De plus, l’augmentation de la production d’anion superoxyde (O2-), de l’activité de la NADPH oxydase et de l’expression des protéines p22(phox) et p47(phox) induite par l’hyperglycémie est revenue à un niveau basal après un traitement avec les antagonistes des récepteurs AT1, ETA et ETB. Ces résultats suggèrent que l’hyperglycémie augmente les niveaux endogènes de l’Ang II et de l’ET-1, ce qui augmente le stress oxydatif par la formation d’O2- et de H2O2 et peut contribuer à l’augmentation des niveaux de Gq/11α et de leurs molécules de signalisation. Puisqu’il a été observé que l’hyperglycémie transactive les récepteurs aux facteurs de croissance tels que le récepteur au facteur de croissance épidermique (EGF-R) et le récepteur au facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF-R), nous avons entrepris d’examiner, dans la troisième étude, l’implication d’EGF-R et de PDGF-R dans l’augmentation des niveaux de Gαq/11, de PLCβ et de leur signalisation induite par l’hyperglycémie. L’augmentation des niveaux d’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ-1 et PLCβ-2 induite par l’hyperglycémie est revenue au niveau basal après un traitement avec les inhibiteurs d’EGF-R (AG1478) et de PDGF-R (AG1295) et par l’inhibiteur de c-Src, PP2. L’augmentation de la phosphorylation d’EGF-R et de PDGF-R induite par l’hyperglycémie a été abolie par AG1478, AG1295 et PP2. De plus, l’augmentation des niveaux de Gαq/11, et de PLCβ induite par l’hyperglycémie est atténuée par l’inhibiteur des MAPK, le PD98059, et par l’inhibiteur d’AKT, le wortmannin. L’augmentation de la phosphorylation d’ERK et d’AKT était également atténuée par AG1478 et AG1295. Ces résultats suggèrent que la transactivation des récepteurs aux facteurs de croissance induite par c-Src peut contribuer à l’augmentation des niveaux de Gα q/11/PLC et de leur signalisation par la voie des MAPK/PI3K. En conclusion, les études présentées dans cette thèse indiquent que l’hyperglycémie augmente les niveaux de Gαq/11 et de PLCβ. Nous avons émis des évidences qui démontrent que l’augmentation endogène de l’Ang II et de l’ET-1 par l’hyperglycémie peut contribuer à l’augmentation de la production d’O2- et de H2O2 résultant ainsi en une augmentation du stress oxydatif qui pourrait être responsable de l’augmentation de Gαq/11/PLC et de leur signalisation dans les conditions d’hyperglycémie. Finalement, nous avons démontré que la transactivation des récepteurs aux facteurs de croissance induite par l’hyperglycémie peut être responsable de l’augmentation de Gαq/11/PLC et les molécules associées à la voie de signalisation de Gq dans les cas de diabète et d’hyperglycémie. / Vascular complications including increased contractility and cell proliferation are most common complications in diabetes, and chronic hyperglycemia seem to be an important contributing factor in this process. Gqα signaling pathway plays an important role in the regulation of vascular tone and aberration of these mechanisms may contribute to vascular complications in hyperglycemia/diabetes. The levels and activity of protein kinase C (PKC) and diacylglycerol (DAG) were shown to be up-regulated in diabeteshyperglycemia. In addition, studies on the expression of upstream signaling molecules of phosphatidyl inositol (PI) turnover were lacking. The enhanced activity/levels of protein PKC and DAG induced by high glucose in VSMC have been shown to be attributed to the increased oxidative stress. Furthermore, the levels of various vasoactive peptides including Ang II and ET-1 which are augmented in diabetes and under hyperglycemic conditions, may also contribute to the enhanced oxidative stress in diabetes/hyperglycemia. The work presented in this thesis was therefore undertaken to examine if hyperglycemia/diabetes could also modulate the expression of Gqα and phospholipase Cb (PLCβ) proteins and associated PI turnover signaling in A10 VSMC exposed to high glucose and to explore the molecular mechanisms by which high glucose modulates Gqα/PLC signaling. The first study was undertaken to investigate if hyperglycemia can modulate the expression of Gqα, G11α, PLCβ-1 and PLCβ-2 and associated signaling. Pre-treatment of A10 VSMC with high glucose (26 mM) for 3 days augmented the levels of Gqα, G11α, PLCβ-1 and β-2 proteins as compared to control cells which were restored to control levels by endothelin-1 (ET-1) ETA and ETB and angiotensin II (Ang II) AT1 receptor antagonists. In addition, ET-1-stimulated IP3 formation was also significantly higher in VSMC exposed to high glucose. Furthermore, treatment of A10 VSMC with Ang II and ET-1 also increased significantly the levels of Gq/11α and PLCβ proteins which were restored towards control levels by ETA/ETB and AT1 receptor antagonists. These results suggest that high glucose augmented the expression of Gq/11α, PLCβ and -mediated signaling in VSMC which may be attributed to activation of AT1, ETA and ETB receptors. The second study was undertaken to investigate the implication of oxidative stress in high glucose-induced enhanced expression of Gq/11α and PLCβ1/2 proteins and associated signaling in A10 VSMC and to explore the mechanism responsible for high glucose induced enhanced oxidative stress. We showed that the increased levels of Gqα, G11α, PLCβ-1 and PLCβ-2 proteins in A10 VSMCs exposed to high glucose were restored to control levels by the antioxidant diphenyleneiodonium (DPI), and catalase, a scavenger of hydrogen peroxide, but not by 111Mn-tetralis(benzoic acid porphyrin) (MnTBAP) and uric acid, scavengers of peroxynitrite. In addition, endothelin-1 (ET-1)-stimulated production of IP3 that was enhanced by high glucose was also restored towards control levels by DPI and catalase. These results suggest that high glucose-induced enhanced oxidative stress that contributes to the enhanced expression of Gq/11α and PLCβ protein and signaling. Furthermore, the enhanced production of superoxide anion (O2-), NADPH oxidase activity and enhanced expression of p22(phox) and p47(phox) proteins induced by high glucose was restored to control levels by losartan, BQ123 and BQ788, the antagonists of angiotensin AT1 and endothelin-1 ETA/ETB receptors respectively. These results suggest that high glucose-induced enhanced levels of endogenous Ang II and ET-1, by increasing oxidative stress may contribute to the increased levels of Gq/11α and-mediated signaling in A10 VSMC. Since high glucose has been shown to increase growth factor receptor activation, we investigated, in the third study, the role of epidermal growth factor receptor (EGF-R) and platelet-derived growth factor receptor (PDGF-R) transactivation in high glucose-induced enhanced expression of Gq/11α and PLCβ. The increased levels of Gqα, G11α, PLCβ-1 and PLCβ-2 proteins induced by high glucose were restored to control levels by AG1478, an inhibitor of EGF-R, and AG1295, an inhibitor of PDGF-R as well as by PP2, an inhibitor of c-Src. High glucose-induced increased phosphorylation of EGF-R and PDGF-R which were abolished by AG1478, AG1295 and PP2. High glucose-induced enhanced levels of Gq, G11α and PLCβ were also attenuated by PD98059, an inhibitor of mitogen-activated protein kinase (MAPK), and wortmannin, an inhibitor of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-K). In addition, high glucose-induced enhanced phosphorylation of ERK1/2 and AKT was also attenuated by AG1478 and AG1295. These results suggest that c-Src-induced transactivation of growth factor receptor contributes to the high glucose-induced enhanced expression of Gq/11α/PLC and-mediated cell signaling through MAPK/PI3K pathway. In conclusion, the studies presented in this thesis indicate that hyperglycemia increased the levels of Gq/11α and PLCβ1/2 proteins and mediated signaling. We provided evidence that high glucose-induced increased levels of Ang II and ET-1 may contribute to the enhanced production of O2- and H2O2 and results in enhanced oxidative stress which may be responsible for the high glucose-induced enhanced expression of Gq/11α and PLCβ. Finally, we demonstrated that high glucose-induced transactivation of growth factor receptors may also be responsible for the high glucose-induced enhanced expression of Gq/11α and PLCβ1/2.

Le stress oxydatif est impliqué dans l’expression du récepteur B1 des kinines (RB1) dans différents modèles de diabète et d'hypertension. Puisque l'angiotensine II (Ang II) et l'endothéline-1 (ET-1) sont des peptides prooxydants impliqués dans les maladies cardiovasculaires, leur contribution dans l'augmentation de l'expression du RB1 a été étudiée dans des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV). Le QRT-PCR et l’immunobuvardage de type Western ont été utilisés pour mesurer l’expression du RB1 dans des CMLV dérivées de la lignée A10 et de l’aorte de rats Sprague-Dawley. Cette étude montre que l’Ang II augmente l’expression du RB1 (ARNm et protéine) en fonction de la concentration et du temps (maximum 1 μM entre 3-6 h). Cette augmentation implique le récepteur AT1, la PI3K et le NF-κB, mais non le récepteur AT2 et ERK1/2. Aussi, le récepteur ETA de l’ET-1 est impliqué dans la réponse à l’Ang II à 6-8 h et non à 1-4 h. Par contre, l’ET-1 augmente l’expression du RB1 (maximum 2-4 h) via la stimulation des récepteurs ETA et ETB. L’augmentation du RB1 causée par l’Ang II et l’ET-1 est bloquée par les antioxydants (N-acétyl-cystéine et diphénylèneiodonium). Ces résultats suggèrent que l’Ang II induit le RB1 dans les CMLV par le récepteur AT1 dans la première phase, et par la libération d’ET-1 (majoritairement par ETA) dans la phase tardive, via le stress oxydatif et l’activation de la PI3K et du NF-κB. Ces résultats précisent le mécanisme impliqué dans la surexpression du RB1 ayant des effets néfastes dans le diabète et l'hypertension. / Oxidative stress is involved in the overexpression of kinin B1 receptor (B1R) in various models of diabetes and hypertension. Since angiotensin II (Ang II) and endothelin-1 (ET-1) are pro-oxidative peptides involved in cardiovascular diseases, their contribution in increasing the expression of B1R was examined in vascular smooth muscle cells (VSMC). QRT-PCR and Western blot analysis were used to measure the expression of B1R in VSMC derived from A10 cell line and the aorta of Sprague-Dawley rats. This study shows that Ang II increases the expression of B1R (mRNA and protein) in a concentration- and time-dependent manner (maximum 1 μM between 3-6 h). This increase involves AT1 receptor, PI3K and NF-κB, but not AT2 receptor and ERK1/2. Moreover, ETA receptor is involved in the effect of Ang II at 6-8 h but not at 1-4 h. However, ET-1 increases expression of B1R (maximum 2-4 h) via stimulation of ETA and ETB receptors. Ang II and ET-1-induced increase expression of B1R is blocked by antioxidants (N-acetyl-L-cysteine and diphenyleneiodonium). These results suggest that Ang II induces B1R in VSMC by AT1 receptor in the first phase and by releasing ET-1 (predominantly by ETA receptor) in the late phase, via oxidative stress and activation of PI3K and NF-κB. These results clarify the mechanism involved in the overexpression of B1R which has adverse effects in diabetes and hypertension.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:32:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CassianoFWN_TESE.pdf: 3914655 bytes, checksum: c6fb9bd86bba433eb6a5a047a9337861 (MD5) Previous issue date: 2010-09-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The odontogenic keratocysts are distinguished from other odontogenic cystic lesions by their potentially aggressive clinical behavior and association, in some cases, with Gorlin syndrome. Studies have suggested that syndrome keratocysts, in comparison with sporadic lesions, have higher growth and infiltration capacity and higher recurrence tendency. The aim of this study was to analyze, by means of immunohistochemistry, the expressions of receptor activator of nuclear factor ?B ligand (RANKL) and osteoprotegerin (OPG), the angiogenic index (CD34) and the presence of myofibroblasts (?-SMA) in primary and recurrent sporadic keratocysts and in keratocysts associated with Gorlin syndrome. The sample was composed by 30 sporadic keratocysts (22 primary and 8 recurrent) and 22 syndrome keratocysts. In the epithelium and in the fibrous capsule of the lesions, the immunoexpression of RANKL and OPG was evaluated by determination of the percentage of positive cells, according to the following scores: 0 (less than 10% of positive cells), 1 (11% - 50% of positive cells), 2 (51% - 75% of positive cells) and 3 (more than 76% of positive cells). In addition, cases were classified according to the RANKL score/ OPG score ratio, as follows: RANKL > OPG, RANKL < OPG, and RANKL = OPG. The angiogenic index was analyzed by counting the microvessels immunoreactive to anti-CD34 antibody in 5 fields (200?). The analysis of myofibroblasts was performed by counting the cells immunoreactive to anti-?-SMA antibody in 10 fields (400?). The analysis of the expressions of RANKL and OPG in the epithelial lining and in the fibrous capsule did not reveal significant differences between groups (p > 0.05). Regarding the RANKL/ OPG ratio in the epithelial lining, most sporadic primary (54.5%) and syndrome lesions (59.1%) showed RANKL < OPG ratio and RANKL = OPG ratio, respectively (p > 0.05). With respect to the RANKL/ OPG ratio in the fibrous capsule, the majority of sporadic primary (81.8%) and sporadic recurrent lesions (75.0%) and most syndrome lesions (45.5%) showed RANKL = OPG ratio (p > 0.05). The mean number of microvessels was 69.2 in sporadic primary lesions, 67.6 in recurrent lesions, and 71.6 in syndrome lesions, with no significant differences between groups (p > 0.05). The mean number of myofibroblasts was 34.4 in sporadic primary lesions, 29.3 in recurrent lesions, and 33.7 in syndrome lesions, with no significant differences between groups (p > 0.05). In conclusion, the results of the present study suggest that the differences in the biological behavior between sporadic keratocysts and keratocysts associated with Gorlin syndrome may not be related to the expressions of RANKL and OPG, the RANKL/ OPG ratio, the angiogenic index or the number of myofibroblasts in these lesions / Os ceratocistos odontog?nicos se destacam em rela??o a outras les?es c?sticas odontog?nicas pelo comportamento cl?nico potencialmente agressivo e por se apresentarem associados, em alguns casos, ? s?ndrome de Gorlin. Estudos t?m sugerido que os ceratocistos sindr?micos, em compara??o ?s les?es isoladas, possuem maior capacidade de crescimento e infiltra??o e maior tend?ncia ? recorr?ncia. O objetivo do presente trabalho consistiu em analisar, por meio de imuno-histoqu?mica, as express?es do ligante do receptor ativador do fator nuclear ?B (RANKL) e da osteoprotegerina (OPG), o ?ndice angiog?nico (CD34) e a presen?a de miofibroblastos (?-SMA), em ceratocistos isolados prim?rios e recorrentes e ceratocistos associados ? s?ndrome de Gorlin. A amostra foi composta por 30 ceratocistos isolados (22 prim?rios e 8 recorrentes) e 22 ceratocistos sindr?micos. A express?o de RANKL e OPG foi avaliada no epit?lio e na c?psula fibrosa das les?es, estabelecendo-se o percentual de c?lulas imunopositivas, de acordo com os escores: 0 (? 10% das c?lulas positivas), 1 (11% - 50% das c?lulas positivas), 2 (51% - 75% das c?lulas positivas) e 3 (? 76% das c?lulas positivas). Al?m disso, os casos foram categorizados, segundo a propor??o RANKL/ OPG, em: RANKL > OPG, RANKL < OPG e RANKL = OPG. O ?ndice angiog?nico foi analisado por meio da contagem dos microvasos imunomarcados pelo anticorpo anti-CD34, em 5 campos (200?). Para a avalia??o dos miofibroblastos, foram quantificadas as c?lulas imunorreativas ao anticorpo anti-?-SMA, em 10 campos (400?). A an?lise das express?es de RANKL e OPG, no revestimento epitelial e na c?psula fibrosa, n?o revelou diferen?as significativas entre os grupos (p > 0,05). Em rela??o ? propor??o RANKL/ OPG no revestimento epitelial, grande parte das les?es isoladas prim?rias (54,5%) e sindr?micas (59,1%) exibiu propor??o RANKL < OPG e propor??o RANKL = OPG, respectivamente (p > 0,05). Em rela??o ? propor??o RANKL/ OPG na c?psula fibrosa, a maioria das les?es isoladas prim?rias (81,8%) e isoladas recorrentes (75,0%) e grande parte das les?es associadas ? s?ndrome de Gorlin (45,5%) revelaram propor??o RANKL = OPG (p > 0,05). O n?mero m?dio de microvasos foi de 69,2 nas les?es isoladas prim?rias, 67,6 nas les?es recorrentes e 71,6 nas les?es sindr?micas, sem diferen?as significativas entre os grupos (p > 0,05). A an?lise dos miofibroblastos revelou valores m?dios de 34,4 nas les?es isoladas prim?rias, 29,3 nas les?es recorrentes e 33,7 nas les?es sindr?micas, sem diferen?as significativas entre os grupos (p > 0,05). Em conclus?o, os resultados do presente estudo sugerem que as diferen?as no comportamento biol?gico entre ceratocistos isolados e associados ? s?ndrome de Gorlin podem n?o estar relacionadas ?s express?es de RANKL e OPG, ? propor??o RANKL/ OPG, ao ?ndice angiog?nico ou ? quantidade de miofibroblastos presentes nas les?es

Este estudo se propôs a avaliar o potencial inflamatório das partículas eliminadas na exaustão do diesel (PED) e 1,2-naftoquinona (1,2-NQ) sobre outros compartimentos, como o músculo liso vascular (aorta torácica; RTA) e do corpo cavernoso isolados de ratos (RCC) e os mecanismos envolvidos via ensaios funcionais e bioquímicos. A injeção i.tr. das PED e 1,2-NQ em ratos Wistar causou inflamação e hiporreatividade das vias aéreas associados ao aumento significativo do relaxamento evocado pela ACh na RTA. No RCC desses mesmos animais, tanto o GTN quanto o estímulo elétrico (EFS) causou maior relaxamento. O conteúdo basal de TBARs na RTA e pulmão foi reduzido, embora outros testes indicadores de estresse oxidativo e / ou atividade antioxidante não mostraram diferenças entre os grupos. As taxas de expressão gênica / protéica da nNOS no RCC de ratos não diferiram do grupo controle, mas a expressão da eNOS e iNOS foi reduzida na RTA e RCC. Não foram quantificadas concentrações séricas do TNF<font face=\"Symbol\">&#945 ou IL-1<font face=\"Symbol\">b, sugerindo que os efeitos sistêmicos ocorrem independentemente destas citocinas. Conclui-se que o tratamento agudo de ratos com a mistura de poluentes induziu inflamação das vias aéreas (e hiporreatividade), capaz de afetar outros compartimentos, como a musculatura lisa vascular (RTA) e do RCC. / We tested the hypothesis that local inflammation in the airways evoked by intra-tracheal instillation of the environmental chemical 1,2-naphthoquinone (1,2-NQ) and diesel exhaust particles (DEP) is capable of targeting other systemic compartments, such as vessels (rat thoracic aorta; RTA) and corpus cavernosum (RCC), and possible involved mechanisms. After 3h, this treatment induced airways hyporresponsiveness to ACh and local inflammation. This effect was associated with decreased numbers of leukocyte in the blood and spleen and increased number of leukocytes in the bone marrow. Pollutant treatment also markedly increased ACh-induced relaxation in RTA and by both GTN- and electrical stimulation-induced relaxation in RCC. Exposure to pollutants did not affect FE-induced contraction in RTA. Neither serum levels of cytokines (TNF<font face=\"Symbol\">&#945 e IL-1<font face=\"Symbol\">b) nor basal concentration of total nitrate were different amongst groups. No evidence of increased catalase activity in RTA, RCC and lung was found. The treatment reduced the eNOS e iNOS gene expression in RTA e RCC, without significantly affecting the nNOS gene expression in RCC. Our results are consistent with the hypothesis that DEP-induced airways hiporresponsiveness and inflammation can account to produce systemic changes, such as structural and functional changes in the RTA and RCC by means of substances derived from endothelium or due to the ability of these pollutants to act to stimulate the production of scavenger of free radical.