A grande prevalência do consumo de álcool por mulheres em idade reprodutiva aliada à gravidez não planejada expõe a gestante a um elevado risco de se alcoolizar em algum momento da gestação, principalmente no início do período gestacional em que a maioria delas ainda não tomou ciência do fato. Assim, torna-se extremamente relevante o desenvolvimento de métodos de detecção precoce de recém-nascidos em risco de desenvolvimento de problemas do espectro dos transtornos relacionados à exposição fetal ao álcool. O objetivo desse estudo foi desenvolver, validar e avaliar a eficácia de um método de quantificação de ésteres etílicos de ácidos graxos (FAEEs) no mecônio de recém-nascidos para avaliação da exposição fetal ao álcool. Os FAEEs avaliados foram: palmitato de etila, estearato de etila, oleato de etila e linoleato de etila.O método consistiu no preparo das amostras pela extração líquido-líquido utilizando água, acetona e hexano, seguida de extração em fase sólida empregando cartuchos de aminopropilsilica. A separação e quantificação dos analitos foi realizada por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas. Os limites de quantificação (LQ) variaram entre 50-100ng/g. A curva de calibração foi linear de LQ até 2000ng/g para todos os analitos. A recuperação variou de 69,79% a 106,57%. Os analitos demonstraram estabilidade no ensaio de pós-processamento e em solução. O método foi aplicado em amostras de mecônio de 160 recém-nascidos recrutados em uma maternidade pública de Ribeirão Preto-SP. O consumo de álcool materno foi reportado utilizando questionários de rastreamento validados T-ACE e AUDIT e relatos retrospectivos da quantidade e frequência de álcool consumida ao longo da gestação. A eficácia do método analítico em identificar os casos positivos foi determinada pela curva Receiver Operating Characteristic (ROC). O consumo alcoólico de risco foi identificado pelo T-ACE em 31,3% das participantes e 50% reportaram o uso de álcool durante a gestação. 51,3% dos recém-nascidos apresentaram FAEEs em seu mecônio, sendo que 33,1% apresentaram altas concentrações para a somatória dos FAEEs (maior que 500ng/g), compatível com um consumo abusivo de álcool. O oleato de etila foi o biomarcador mais prevalente e o linoleato de etila foi o biomarcador que apresentou as maiores concentrações. Houve uma variabilidade no perfil de distribuição dos FAEEs entre os indivíduos, e discordâncias entre a presença de FAEEs e o consumo reportado pela mãe. A concentração total dos FAEEs nos mecônio mostrou-se como melhor indicador da exposição fetal ao álcool quando comparado com o uso de um único biomarcador. O ponto de corte para esta população foi de aproximadamente 600ng/g para uso tipo binge (três ou mais doses por ocasião) com sensibilidade de 71,43% e especificidade de 84,37%. Este estudo reforça a importância da utilização de métodos laboratoriais na identificação da exposição fetal ao álcool. / The high prevalence of alcohol consumption by women of reproductive age combined with unplanned pregnancy exposes the mother to a high risk to intoxicate at some time during pregnancy, especially in the early gestational period in which most of them have not yet became aware of the fact. Therefore, the development of methods for early detection it is extremely relevant for the prevention of fetal alcohol exposure as well for the early assessment of neonates at risk for development of problems of the fetal alcohol spectrum. The aim of this study was to develop, validate and evaluate the effectiveness of a method for quantifying fatty acid ethyl esters (FAEEs) in meconium from newborns for evaluation of fetal alcohol exposure. The evaluated FAEEs were: ethyl palmitate, ethyl stearate, ethyl oleate and linoleate etila. The method consists in preparing the samples by liquid-liquid extraction using water, acetone and hexane, followed by solid phase extraction employing aminopropyl silica cartridges. The separation and quantitation of analytes was performed by gas chromatography coupled with mass spectrometer. Limits of quantification (LOQ) ranged between 50 and 100 ng/g. The curves calibration were linear from LQ- 2000ng / g for all analytes. The recovery ranged from 69.79% to 106.57%. The analytes demonstrated stability in post-processing assay and in stability assay for standard solutions. The method was applied in meconium samples from 160 newborns recruited in a public maternity hospital of Ribeirão Preto. The maternal alcohol consumption was assessed by validated screening questionnaires (T-ACE and AUDIT) and by retrospective self-reports about the amount and frequency of alcohol consumption during pregnancy. The effectiveness of the analytical method in identifying positive cases was determined by receiver operating characteristic curve (ROC). The risk drinking was identified by the T-ACE in 31.3% of participants and 50% of them reported alcohol use during pregnancy. 51.3% of newborns tested positive for FAEEs, and 33.1% had high concentrations for sum of FAEEs (greater than 500 ng/g), compatible with alcohol abuse. The ethyl oleate was the most prevalent biomarker and ethyl linoleate was the biomarker that showed the highest concentrations. There was a variability in the distribution profile of FAEEs between individuals, and there were disagreements between the results of FAEEs and consumption reported by the mother. The cumulative sum of FAEEs was better than individual FAEEs for interpretation of positive cases. A positive cutoff of cumulative FAEE at 600 ng/g for binge drinking was stablished with 71,43% sensitivity and 84,37% specificity. This study reinforces the importance of using laboratory methods for identifying fetal alcohol exposure.

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La consommation d’alcool pendant la grossesse peut entraîner des conséquences néfastes sur le développement de l’enfant et mener aux troubles du spectre de l’alcoolisation fœtale (TSAF). Cependant on en connaît peu sur son effet durant la période de préimplantation. Cette période est reconnue comme étant sensible à l’environnement, majoritairement dû au fait qu’elle est caractérisée par la reprogrammation dynamique des profils de méthylation de l’ADN. L’alcool est reconnu pour altérer les mécanismes impliqués dans les processus de méthylation de l’ADN (e.g., cycle du folate, actions des DNMTs). Récemment, nous avons démontré qu’une exposition prénatale à l’alcool éthylique durant la préimplantation altère les futurs profils de méthylation de l’ADN du cerveau et augmente le nombre de défauts morphologiques à la mi-gestation. Il n’y a présentement aucun traitement pour les TSAF, mais certaines études suggèrent qu’une diète enrichie en donneurs de groupement méthyles (e.g., folate, choline), nécessaires aux réactions de méthylation, pourrait atténuer les effets d’une exposition prénatale à l’alcool. C’est pourquoi nous avons voulu déterminer si une diète enrichie en donneurs de groupements méthyles pouvait apporter une protection aux embryons ayant subi une exposition prénatale à l’alcool durant la préimplantation. Pour ce faire, une diète standard ou enrichie a été donné à des souris 4 semaines avant la gestation et pendant celle-ci. Les femelles gestantes ont reçu une dose d’alcool au jour E2.5, puis nous avons récolté les embryons à E10.5 et E18.5 pour évaluer les anomalies physiques et faire l’analyse de la méthylation des cerveaux antérieurs. Nos résultats démontrent que la diète enrichie prévient ou élimine un certain nombre de défauts morphologiques à E10.5 et E18.5. Nous avons aussi observé que la diète enrichie n’affectait pas la mise en place et le maintien de la méthylation et l’expression des gènes à empreintes durant le développement. La diète enrichie en donneurs de groupements méthyles aide donc à prévenir certains effets nuisibles de l’exposition prénatale à l’alcool survenant durant la préimplantation. / Alcohol consumption during pregnancy can have a significant impact on the development of the child and lead to fetal alcohol spectrum disorders (FASD). Nonetheless, little is known about its effect during the pre-implantation period. However, we know that this period is very sensitive to the environment, mainly because of major reprogramming of DNA methylation patterns. Moreover, alcohol can alter the mechanisms involved in DNA methylation processes (e.g., folate cycle, actions of DNMTs). Recently, we have shown that prenatal alcohol exposure (PAE) during preimplantation alters future DNA methylation patterns of the young embryo brain and increases the number of morphological defects. There is currently no treatment for FASD, but studies suggest that a diet enriched in methyl donors (e.g., folate, choline), which are necessary for methylation reactions, may mitigate the effects of PAE. Therefore, we wanted to determine if a diet enriched in methyl group donors could provide protection to embryos against a PAE during preimplantation. To do so, a standard or enriched diet was given to mice 4 weeks before and during gestation. Pregnant females were exposed to alcohol at day E2.5, then we harvested embryos (E10.5, E18.5) to assess physical abnormalities and analyse forebrain methylation. Our results demonstrate that the enriched diet reduces or eliminate defects at E10.5 and E18.5. We also observed that the fortified diet did not affect the establishment and maintenance of methylation and expression of imprinted genes during development. Thus, our results show that a methyl enriched diet can prevent some of the adverse effects of prenatal alcohol exposure occurring during preimplantation.

Une exposition prénatale à l’alcool peut altérer le développement embryonnaire et causer le Trouble du Spectre de l’Alcoolisation Fœtale (TSAF). Les mécanismes moléculaires menant aux symptômes observés chez les enfants atteints sont toutefois méconnus. Plus encore, bien que les taux de consommation excessive d’alcool (binge-drinking) et de grossesses non-planifiées soient en hausse à travers le monde, les impacts d’une exposition prénatale à l’alcool pendant la préimplantation de l’embryon, sont inconnus et peu étudiés. Dans cette thèse, je souhaitais caractériser les impacts morphologiques d’une exposition à l’alcool pendant la préimplantation sur l’embryon en développement. De plus, je voulais définir les mécanismes moléculaires impliqués dans le cerveau antérieur ainsi que dans le placenta embryonnaire, en plus d’évaluer l’effet d’une exposition à l’alcool pendant la préimplantation sur certaines fonctions cognitives au stade post-natal. Notre hypothèse de recherche est qu’une exposition à l’alcool de type aigu pendant la préimplantation entrainera des erreurs dans l’établissement du programme épigénétique embryonnaire, causant des altérations dans les profils de méthylation d’ADN et d’expression des gènes chez l’embryon et son placenta qui persisteront tout au long de la gestation. Plus encore, nous croyons que ces dérégulations moléculaires altèreront les fonctions cognitives à long terme chez les souriceaux exposés. Pour répondre à ces questions, nous avons établi un modèle murin d’exposition à l’alcool de type aigu pendant la préimplantation en injectant des femelles gestantes au jour embryonnaire 2.5 (E2.5), correspondant au stade 8-cellules, avec deux doses de 2.5g/kg d’alcool séparées par 2 heures d’intervalle. Nous avons récolté des embryons à mi-gestation (E10.5), évaluer la morphologie puis nous avons isolé le cerveau antérieur pour étudier la méthylation d’ADN et l’expression génique. Nous avons aussi récolté des embryons en fin de gestation (E18.5) et leur placenta pour procéder à des analyses de méthylation d’ADN et de l’expression génique, en plus d’effectuer des analyses histologiques des placentas. Finalement, nous avons aussi laissé naître des souris issues de notre modèle d’exposition à l’alcool pendant la préimplantation pour évaluer certaines fonctions cognitives, notamment l’anxiété, la sociabilité et la mémoire, en procédant à des tests de comportement. Nous avons d’abord observé une augmentation des anomalies morphologiques chez l’embryon à mi-gestation à la suite de l’exposition prénatale à l’alcool. Nous avons aussi découvert que l’exposition prénatale, pendant la préimplantation, engendrait des différences de méthylation d’ADN dans le cerveau antérieur à mi-gestation et en fin de gestation, dans plusieurs voies biologiques reliées au développement embryonnaire et au fonctionnement du système nerveux. La plupart des régions différentiellement méthylées (DMRs) et des gènes différentiellement exprimés (DEGs) étaient spécifiques à chaque sexe, avec peu de régions partagées entre les mâles et les femelles. Nous avons aussi identifié des DMRs et DEGs spécifiques à chaque sexe ou partagés entre les deux sexes, dans les placentas en fin de gestation en plus de démontrer une baisse du poids fœtal chez les embryons mâles exposés à l’alcool. Enfin, nous avons démontré que l’exposition prénatale pendant la préimplantation causait une baisse de la sociabilité et de la mémoire à court-terme, sans avoir d’effet sur le niveau d’anxiété des souris En conclusion, nous avons démontré qu’une exposition prénatale à l’alcool en tout début de grossesse affecte le développement embryonnaire, via l’épigénome et le transcriptome du cerveau antérieur et du placenta, et entraine des conséquences à plus long terme sur les fonctions cognitives. En perspective, nous souhaitons établir les profils de méthylation d’ADN et d’expression génique précisément dans certains sous-types cellulaires du cerveau, dont les interneurones GABAergiques afin de mieux définir les mécanismes moléculaires derrière les altérations observées. / Prenatal alcohol exposure can alter embryonic development and lead to Fetal Alcohol Spectrum Disorder (FASD). However, the molecular mechanisms underlying the symptoms in affected children remain poorly understood. Furthermore, despite the increasing rates of binge drinking and unplanned pregnancies worldwide, the impacts of prenatal alcohol exposure during the preimplantation stage of embryonic development are largely unknown and understudied. In this thesis I aimed to characterize the morphological effects of alcohol exposure during preimplantation on developing embryos. Additionally, we sought to define the extent of DNA methylation defects and gene expression in the anterior brain and embryonic placenta. Furthermore, we aimed to evaluate the effects of our preimplantation alcohol exposure on certain cognitive functions in the postnatal stage. Our research hypothesis is that acute alcohol exposure during preimplantation will lead to errors in establishing the embryonic epigenetic program, causing alterations in DNA methylation profiles and gene expression in both the embryo and its placenta, persisting throughout gestation. We also believed that these molecular dysregulations would result in long-term cognitive impairments in exposed pups. To address these questions, we established a preclinical mouse model of acute alcohol exposure during preimplantation by injecting pregnant females on embryonic day 2.5 (E2.5), corresponding to the 8-cell stage, with two doses of 2.5g/kg of alcohol, separated by a 2-hour interval. We collected embryos at mid-gestation (E10.5), assessed for morphological defects and isolated the forebrain for DNA methylation and gene expression studies. We also collected embryos at late gestation (E18.5) along with their placenta for DNA methylation and gene expression analyses, as well as histological examinations of fixed placentas. Finally, we allowed mice from our preimplantation alcohol exposure model to be born and assessed specific cognitive functions such as anxiety, sociability, and memory through behavioral tests. First, we observed an increase in morphological anomalies in mid-gestation embryos following prenatal alcohol exposure and discovered that prenatal exposure during preimplantation led to DNA methylation differences in the forebrain at mid-gestation and late gestation, affecting various biological pathways related to embryonic development and nervous system function. Most of the differentially methylated regions (DMRs) and differentially expressed genes (DEGs) were sex-specific, with only few regions shared between males and females. We also identified sex-specific and shared DMRs and DEGs in late gestational placentas. Additionally, we demonstrated a decrease in fetal weight in male embryos and showed that preimplantation alcohol exposure caused reduced sociability and short-term memory without affecting the anxiety levels of the mice. In conclusion, we have shown that early preimplantation alcohol exposure affects embryonic development through the epigenome and transcriptome of the anterior brain and placenta, leading to long-term cognitive consequences. Moving forward, we intend to establish DNA methylation and gene expression profiles specifically in certain brain cell subtypes, including GABAergic interneurons, to better define the molecular mechanisms underlying the observed alterations.