Chez les plantes à graine, l'albumen est un tissu nourricier surprenant, puisqu'il résulte de la double fécondation, qui est la fécondation concomitante de l'oosphère d'une part, et de la cellule mère de l'albumen, la cellule centrale, d'autre part. Dans cette thèse, nous étudions les pressions de sélection qui déterminent l'évolution de l'albumen et pourraient expliquer l'évolution (1) de la double fécondation, (2) d'un doublement des contributions maternelles dans la cellule centrale, (3) de la polysporie, qui consiste en la participation de plusieurs produits de méiose à la formation du gamétophyte, et (4) de l'empreinte parentale, l'expression différentielle des allèles maternels et paternels.Ces innovations modifient l'hétérozygotie dans le tissu nourricier et par conséquent, ont le potentiel de changer l'hétérosis de la graine. Dans cette thèse, nous commençons par étudier comment les changements génétiques qui découlent de la double fécondation, du doublement des contributions maternelles, de la polysporie et de l'empreinte parentale modifient l'hétérosis, ce qui peut jouer en faveur ou en défaveur de leurs évolutions. Puis, nous faisons une revue des données disponibles dans la littérature pour tester si ces traits sont le résultat d'un conflit mâle-femelle sur l'allocation des ressources. Enfin, nous étudions de manière expérimentale les patrons de l'allocation des ressources chez le maïs, pour tester si les embryons sont en compétition pour les ressources, ce qui est une des conditions nécessaires pour qu'un conflit sur l'allocation des ressources ait lieu.Nos modèles théoriques nous permettent de décrire un conflit mâle-femelle sur l'exposition des allèles délétères dans les tissus pour lesquels l'expression des gènes est asymétrique. Ce conflit n'avait jamais été décrit auparavant, et ouvre de nouvelles perspectives pour la compréhension de l'évolution de l'expression génétique. L'analyse des données indique que les théories alternatives à la théorie du conflit sur l'allocation des ressources ont parfois un bon pouvoir explicatif, et méritent par conséquent d'être d'avantage explorées. Enfin, notre étude expérimentale sur le maïs montre que la compétition entre embryons est prédominante lors de l'allocation des ressources chez cette espèce, ce qui est concordant avec les prédictions de la théorie du conflit sur l'allocation. / In seed plants, the endosperm is a surprising nutritive tissue, because it results from double fertilization, an eccentricity which results from the parallel fertilization of the egg cell on the one hand, and of the mother cell of the endosperm, the central cell, on the other hand. In this thesis, we study the selective pressures which drive the evolution of the endosperm and may explain the evolution of (1) double fertilization, (2) a doubling of maternal contributions in the central cell, (3) polyspory, the participation of several meiotic products to the gametophyte and (4) imprinting, the differential expression of maternal and paternal alleles. These innovations modify heterozygosity in the endosperm and as a consequence, have the potential to change heterosis in the seed. In this thesis, we first investigate how genetic changes that result from double fertilization, doubling of maternal contribution, polyspory and imprinting modify heterosis, which may play in favour or against the evolution of these traits. Second, we review the available data to test whether these traits are the result of a male-female conflict over resource allocation. Finally, we study experimentally patterns of resource allocation in maize to assess whether embryos compete for resources, which is a necessary condition for the conflict over resource allocation to occur. Our theoretical models allow us to describe a male-female conflict over the exposition of deleterious alleles in tissues with asymmetrical gene expression. This conflict had never been described before and opens perspectives for understanding the evolution of gene expression. We conclude from our analysis of data that theories which are alternative to the conflict theory over resource allocation may have a better explanatory power and therefore deserve to be further explored. Finally, our experimental study in maize shows that competition between embryos drives resource allocation in this species, which is consistent with predictions of the conflict over resource allocation theory.

Le syndrome de Prader-Willi est une maladie génétique rare. Les gènes candidats au SPW, dont le gène Necdin, sont régulés par l'empreinte génomique parentale : seul l'allèle paternel de ces gènes est exprimé, l'allèle maternel étant silencieux. Notre équipe a généré un modèle murin pour lequel l'allèle paternel de Necdin a été désactivé (+m/-p) et qui présente des similarités phénotypiques avec les patients PW. Ce phénotype est plus drastique chez les animaux -/-. Nous avons alors émis l'hypothèse que l'allèle maternel puisse avoir un rôle fonctionnel dans la survie des souris (+m/-p). L'expression de l'allèle maternel de Necdin est présente dans le système nerveux des souris (+m/-p). Cette expression, bien que faible au niveau transcriptionnel, est suffisante pour produire la protéine Necdin, ce qui a des conséquences cellulaires et physiologiques qui in fine permettent une amélioration du phénotype. Cette perte de silence de l'allèle maternel est également détectée dans l'hypothalamus de patients PW. Ces résultats révèlent une plasticité épigénétique inattendue qui permet d'envisager des perspectives thérapeutiques. / The Prader-Willi Syndrome (PWS) is a rare genetic disorder. Several genes, including NECDIN gene, are involved in the PWS. These genes are regulated by the genomic imprinting mechanism: only the paternal allele of these genes is expressed, their maternal allele being silenced. Our team has generated a mouse model in which the paternal allele of the Necdin gene has been deactivated (+m/-p). This model presents phenotypical similarities with PWS patients. We observed that mortality affects more -/- pups than +m/-p mice. Therefore we venture the hypothesis of a functional role of the maternal allele in mutant mice survival. We showed an expression of this allele in the nervous system of +m/-p mice. Though transcriptionnally low, that is sufficient to produce the Necdin protein and provoke cellular as well as physiological consequences that actively improve the phenotype. Importantly, a specific expression of the maternal NECDIN allele is also detected in hypothalamic brain sections of PWS patients. These results reveal an unexpected epigenetic flexibility that allow to contemplate a therapeutic pharmacological prospect.

O imprinting genômico, processo regulado epigeneticamente segundo o qual os genes se expressam de acordo com sua origem parental (paterna ou materna), está envolvido no desenvolvimento placentário. Na região cromossômica 11p15.5 encontram-se vários genes importantes para o desenvolvimento fetal e da placenta, os quais são regulados por duas principais regiões controladoras de imprinting (ICR1 e 2) onde se encontram as regiões diferencialmente metiladas H19DMR e KvDMR1, respectivamente. O imprinting genômico e a inativação aleatória do cromossomo X são processos epigenéticos presentes em mamíferos placentários. O presente trabalho teve como objetivo principal verificar a presença de mosaicismo do perfil epigenético entre tecidos extraembrionários de estágios precoces da gravidez (primeiro trimestre), e em vilosidade coriônica de placentas a termo (terceiro trimestre). Foram coletadas amostras de 10 gestações de primeiro trimestre (vilosidade coriônica, âmion, membrana de cordão umbilical e tecido embrionário) e 14 de terceiro trimestre (vilosidade coriônica), das quais 10 foram consideradas como controles e quatro utilizadas para estudo de mosaicismo restrito à vilosidade coriônica (coleta de amostras de todos os cotilédones). Após extração do DNA, foi utilizado o Método de Digestão Enzimática Sensível à Metilação Associada à PCR em Tempo Real para o estudo do padrão de metilação da KvDMR1 e da H19DMR em diferentes tecidos do primeiro trimestre gestacional e em tecido placentário do terceiro trimestre. O padrão de inativação do cromossomo X foi avaliado em todos os cotilédones de duas placentas a termo, de fetos do sexo feminino, por meio do ensaio do receptor de andrógeno humano (HUMARA assay), utilizando eletroforese capilar, e com acréscimo de um novo marcador de inativação do cromossomo X (ICX1). Na análise estatística foram utilizados o teste t não pareado, teste de Turkey e teste t pareado. A média de metilação da KvDMR1 das amostras de vilosidade coriônica do primeiro trimestre gestacional foi estatisticamente diferente da média de metilação do terceiro trimestre. Enquanto que a metilação da H19DMR não apresentou diferença estatística entre amostras de vilosidade coriônica do primeiro e do terceiro trimestre gestacionais. Com relação ao mosaicismo, a KvDMR1 não apresentou variação com relação ao tamanho ou a posição dos cotilédones, enquanto que a H19DMR apresentou diferença estatisticamente significativa na média de metilação com relação ao tamanho dos cotilédones e ao posicionamento nos quadrantes; em consequência da hipometilação em cotilédones pertencentes a uma das placentas estudadas. Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas na média de metilação da KvDMR1 e da H19DMR entre diferentes tecidos das amostras do primeiro trimestre gestacional. No entanto, a comparação entre tecidos pareados de um mesmo indivíduo mostrou que a metilação não é correspondente entre os tecidos. Os dados obtidos mostram que o imprinting genômico provavelmente é um processo dinâmico, que evolui ao longo da gestação, estando relacionado a formação e ao amadurecimento da placenta. No presente estudo foi possível verificar que cotilédones de uma mesma placenta apresentam diferentes padrões de inativação do cromossomo X. Diferenças que podem ser explicadas pela expansão clonal das células trofoblásticas progenitoras com o cromossomo X paterno ou o cromossomo X materno inativo. Devido à variabilidade epigenética, exames em tecidos placentários devem considerar as diferenças intra-placentárias e as diferenças entre tecidos embrionários e extraembrionários. / Genomic imprinting, a mechanism of allele-specific expression depending on parental origin, is an epigenetic process that regulates the expression of many genes involved in placental development. Several important genes for fetal and placental growth are located on the human chromosome region 11p15.5, which are regulated by two imprinting control regions (ICR1 e 2), which have the differentially methylated regions H19DMR and KvDMR1, respectively. Genomic imprinting and random inactivation of X chromosome are two epigenetic processes present in placental mammals. The present study aimed to verify the presence of epigenetic mosaicism between extra-embryonic and embryonic tissues from early stages of pregnancy (first trimester), and in chorionic villi of term placentas (third trimester). Samples were collected from 10 pregnancies in the first trimester (chorionic villous, amnion, umbilical cord membrane, and embryonic tissue) and 14 from third trimester (chorionic villus sampling), of which 10 were considered as controls and four used to study mosaicism restricted to chorionic villi (sampling of all cotyledons). After DNA extraction, we used real time PCR associated to enzymatic restriction with a methylation sensitive enzyme to study the methylation pattern of KvDMR1 and H19DMR in different tissues from first trimester and placental third trimester tissue. The pattern of X chromosome inactivation was evaluated in all cotyledons from two term placentas of female fetuses, using the human androgen receptor (HUMARA) assay, capillary electrophoresis, and adding a new X chromosome inactivation (ICX1) marker. Unpaired and paired t and Turkey tests were used in statistical analysis. The average methylation of KvDMR1 of chorionic villi samples in first trimester was statistically different from average methylation of the third trimester. While the methylation of H19DMR showed no statistically significant difference between chorionic villi samples in the first and third trimester of pregnancy. In relation to the mosaicism, the KvDMR1 methylation did not vary in respect to the size or position of the cotyledons, while H19DMR showed statistically significant difference in average methylation relative to the size of the cotyledons, to the position in quadrants, due to the hypomethylation in cotyledons from one studied placenta. There were no statistically significant differences in the mean methylation KvDMR1 and H19DMR among different tissues from the first trimester of pregnancy, however, the comparison between paired tissues from the same individual showed that the methylation is different between tissues. The data from this study showed that genomic imprinting is probably a dynamic process and evolved across human pregnancy. This process is probable connected to placenta formation and maturation. We observed different patterns of X chromosome inactivation in cotyledons from the same placenta. This difference could be explained by clonal expansion of a limited number of trophoblastic progenitor cells with either an inactive maternal or paternal X chromosome. Due to the epigenetic variability, placental tissue examinations must consider the differences intra-placental and differences between embryonic and extra-embryonic tissues.

ARAUJO, F. M. Ocorrência Familial e Associação de Polimorfismos dos Genes H19 e IGF2 com as Síndromes Hipertensivas Gestacionais. 2007. 118f. Disertação (Mestrado) Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2007. As síndromes hipertensivas gestacionais [Pré-eclâmpsia/eclâmpsia (PE/E), hipertensão gestacional (HG) e hipertensão arterial crônica (HAC)] estão entre as maiores causas de morte materna e fetal. A PE é a mais prevalente dessas síndromes e o papel dos fatores genéticos na sua etiologia é bem aceito, embora o padrão de herança seja ainda assunto para debate. Os genes H19 e IGF2 sofrem imprinting (marcação) genômico e estão envolvidos na formação placentária e no desenvolvimento fetal. O objetivo do presente trabalho foi a pesquisa de ocorrência familial e da associação com os polimorfismos H19/RsaI e do IGF2/ApaI das síndromes hipertensivas gestacionais e do peso do recém-nascido. Todas as pacientes do estudo foram atendidas no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo e o projeto foi aprovado pelo Comitê de Ética deste hospital e pela Comissão Nacional de Ética em Pesquisa. Para a condução do estudo familial foram selecionadas 226 mulheres (75 apresentavam PE, 49 com HG e 102 do grupo controle). Os dados foram analisados pelos Testes Exato de Fisher e do Qui-quadrado, resultando em uma maior freqüência estatisticamente significativa (p <0,05) de parentes de primeiro-grau com PE/E entre o grupo de PE/E comparado aos outros grupos. Não foi observada influência da cor da pele na distribuição entre os grupos de pacientes. Para a pesquisa de polimorfismos de comprimento de fragmento de restrição H19/RsaI (alelos A e B) e IGF2/ApaI (alelos A e G) através da reação em cadeia da polimerase , foi extraído DNA de sangue periférico de 236 pacientes (55 apresentavam PE, 40 com HG, 34 com HAC e 107 do grupo controle). Os resultados, analisados através dos Testes do Qui-quadrado e G, não mostraram associação estatisticamente significativa entre os polimorfismos e as síndromes hipertensivas gestacionais ou HAC. Houve uma maior freqüência do alelo G na população estudada. Foi observado que em torno de 80% das pacientes dos quatro grupos estudados apresentou pelo menos uma cópia do alelo B e uma do alelo G, concomitantemente. A associação do peso do recém-nascido com os polimorfismos foi analisada utilizando-se os Testes Kolmogorov-Smirnov (a P<0,05) e os Não-paramétricos de Kruskal-Wallis (a P<0,05), não tendo sido evidenciadas diferenças estatisticamente significativas. No grupo da PE houve uma diminuição estatisticamente significativa do peso dos recém-nascidos quando não havia correção para a idade gestacional. Embora não tenha sido evidenciada correlação entre os polimorfismos e os fenótipos estudados, trabalhos futuros com um número amostral maior serão importantes para auxiliar no entendimento do envolvimento de fatores epigenéticos nas síndromes hipertensivas gestacionais e fornecer indícios para a prevenção, o tratamento e o aconselhamento genético. / ARAUJO, F. M. Familial Occurrence and H19 and IGF2 Polymorphism Association with Gestational Hypertensive Disorders. 2007. 118p. Dissertation (Master\'s degree) - University of Medicine, University of São Paulo, Ribeirão Preto, 2007. Gestational hypertensive disorders [preeclampsia/eclampsia (PE/E), gestational hypertension (GH) and chronic hypertension (CH)] are among the largest causes of maternal and fetal death. PE is the more prevalent of those syndromes and the role of the genetic factors in its etiology is well accepted, although the pattern of inheritance is still subject for debate. The imprinted genes H19 and IGF2 are involved in the placental formation and in the fetal development. The objective of the present study was to verify the familial occurrence of these disorders and the H19/RsaI and IGF2/ApaI polymorphism association with gestational hypertensive disorders and the weight of the newborn. All patients of the study were referred to the Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, University of São Paulo, and the project was approved by the Hospital Ethic Committee and the National Commission of Ethics in Research. For the familial study, 226 women were selected (75 presented PE/E, 49 with GH and 102 from the control group). The data were analyzed by Exact of Fisher and Qui-square tests, and the frequency of families with at least one female first-degree relative (mothers and/or sisters) with PE/E was higher among the PE/E group compared to the other groups, and it was statistically significant (P<0.05). There was no statistically significant influence of the \"skin color\". Blood samples of 236 pregnant women (55 with PE/E, 40 with GH, 34 with CH and 107 from the control group) were obtained for DNA extraction, and PCR. Genotyping was carried out by enzymatic digestion with ApaI (IGF2) and RsaI (H19). The statistical analyses were performed by Qui-square and G tests. The genotypes were not significantly associated with the different groups. A higher frequency of the G allele (IGF2) was observed. Around 80% of the patients presented at least one copy of the allele B (H19) and G (IGF2), concomitantly. The association of the weight of the newborn with the polymorphisms was analyzed using the Kolmogorov-Smirnov (P <0.05) and the No-parametric Test of Kruskal-Wallis (P <0.05) tests, and statistically significant differences were not evidenced. In the group of the PE/E there was a statistically significant decrease of the weight of the newborn when the correction for the gestational age was not carried out. Although correlation has not been evidenced between the polymorphisms and the phenotypes, future studies with a higher number of patients and other imprinted genes will be important to elucidate the involvement of epigenetic factors for the prevention, treatment and genetic counseling of the gestational hypertensive disorders

Epigenetic modification of DNA plays an important role in gene regulation. During gametogenesis and early embryogenesis epigenetic states are reset to ensure embryonic-specific gene expression patterns after fertilization. However, certain genomic regions may resist epigenetic reprogramming. This may result in transgenerational epigenetic inheritance. Earlier, a grandparental origin dependent (GPO) transmission ratio distortion (TRD) of alleles in the distal region of mouse chromosome 12 had been found (Croteau et al ., 2002). The distorted region overlaps with the imprinted region of chromosome 12. The mechanism underlying this TRD is unknown, and we hypothesized that it was due to failure to reset imprints in the imprinted region in a proportion of germ cells. Such an imprint resetting failure would represent a particular case of transgenerational epigenetic inheritance. DNA (Cytosine-5) methyltransferase 1 (DNMT1) plays a key role in the maintenance of epigenetic states in mammalian genomes. To test the role of DNA methylation and DNMT1 in the genesis of TRD and its relationship to epigenetic inheritance we investigated the effect of Dnmt1 loss-of-function mutations using two mouse models: GPO (grandparental origin dependent)-TRD (transmission ratio distortion) and epigenetic inheritance at the agouti locus. Here, we report that Dnmt1 mutations have a modifying parental effect on the transmission of grandparental chromosome 12 alleles. However, the same Dnmt1 mutation did not affect the agouti coat color inheritance patterns in mice that inherited the Avy (agouti viable yellow) mutant allele from the father. Our results suggest that Dnmt1 is a trans-acting modifier of allelic transmission and support the role of epigenetic states in the genesis of TRD.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-12-19Bitstream added on 2014-06-13T19:24:36Z : No. of bitstreams: 1 niciura_scm_dr_jabo.pdf: 1029270 bytes, checksum: 8a93cc4207fdb3426be68df4fa064ef9 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A maturação oocitária é marcada pela retomada da primeira divisão da meiose, com progressão do estádio de Vesícula Germinativa (GV) da Prófase I até a Metáfase II (MII), e inclui todos os eventos necessários para que o oócito expresse seu potencial máximo de desenvolvimento após a fecundação. Para avaliarmos a eficiência da maturação in vitro (MIV), utilizamos oócitos classificados em viáveis (graus I, II e III) e inviáveis (atrésico e desnudo), e acompanhamos a progressão nuclear e a distribuição dos grânulos corticais (GC) como indício de maturação citoplasmática, após MIV em TCM 199 com soro fetal bovino, hormônios, antibiótico e piruvato, por 24h em 5% de CO2 em ar. Maturação nuclear (78,4-87,8%) e citoplasmática (GC periféricos; 67,2-79,3%) foram semelhantes entre as diferentes classes de oócitos e apresentaramse como eventos independentes. Para o acompanhamento dos eventos desencadeados pelo espermatozóide, avaliamos a dinâmica nuclear e de microtúbulos, em intervalos de 2h, após fecundação in vitro (FIV), em meio TALP com heparina, PHE e sêmen preparado em gradiente de Percoll. Observamos que o estádio de MII foi predominante de 2 a 8h; MII e Anáfase/Telófase (A/T) predominaram às 10h; MII, A/T e estádio pronuclear (PN) de 14 a 16h; e PN a partir de 18h. A penetração do espermatozóide ocorreu após 4h da inseminação dos oócitos; a diferenciação dos PN 14 masculino e feminino pelo tamanho foi possível de 14 a 18h e a singamia ocorreu a partir de 24h. O período de 10h pode ser suficiente para que a FIV seja efetiva em oócitos bovinos, nas condições aqui descritas. / We aimed to evaluate events involved in in vitro maturation, fertilization and development, and parthenogenetic activation of bovine oocytes assessed by nuclear-cytoplasmic interaction and gene expression. Oocyte morphological selection did not affect nuclear maturation (78.4-87.8%) and cytoplasmic cortical granule distribution (67.2-79.3%). Following nuclear and microtubular dynamics after fertilization (IVF), we observed sperm penetration 4h after insemination; male and female pronuclei differentiation by size from 14 to 18h; syngamy after 24h; and sufficient co-incubation of spermatozoa and oocytes for 10h. Pronuclear transfer to study the interaction between nucleus (N) and cytoplasm (C) in parthenogenetic embryos produced by ionomycin followed by strontium (S) or 6-DMAP (D) was assessed by cleavage, eight-cell, and blastocyst development rates: CSND (76.5, 36.4, and 6.8%) and CDNS (69.5, 25.0, and 4.9%). S cytoplasm promoted dominant effect on D nucleus. Higher rates of developmental arrest up to the eight-cell stage were observed by the combination of cytoplasm and nucleus produced by the two different activation treatments. We recovered parthenogenetic D fetuses on Day 35, which were small but normal in formation and in appearance of chorio-alantoic membranes. Genomic imprinting of IGF2 was observed, but XIST was maternally expressed in extra-embryonic tissues. In vitro culture promoted higher expression of IGF2 and H19 genes and also increased IGF2/IGF2r ratio in IVF embryos compared to in vivo produced ones.

Orientador: Joaquim Mansano Garcia / Banca: Flávio Vieira Meirelles / Banca: Claudia Lima Verde Leal / Banca: Vera Fernanda Martins Hossepian de Lima / Banca: Gisele Zoccal Mingoti / Resumo: A maturação oocitária é marcada pela retomada da primeira divisão da meiose, com progressão do estádio de Vesícula Germinativa (GV) da Prófase I até a Metáfase II (MII), e inclui todos os eventos necessários para que o oócito expresse seu potencial máximo de desenvolvimento após a fecundação. Para avaliarmos a eficiência da maturação in vitro (MIV), utilizamos oócitos classificados em viáveis (graus I, II e III) e inviáveis (atrésico e desnudo), e acompanhamos a progressão nuclear e a distribuição dos grânulos corticais (GC) como indício de maturação citoplasmática, após MIV em TCM 199 com soro fetal bovino, hormônios, antibiótico e piruvato, por 24h em 5% de CO2 em ar. Maturação nuclear (78,4-87,8%) e citoplasmática (GC periféricos; 67,2-79,3%) foram semelhantes entre as diferentes classes de oócitos e apresentaramse como eventos independentes. Para o acompanhamento dos eventos desencadeados pelo espermatozóide, avaliamos a dinâmica nuclear e de microtúbulos, em intervalos de 2h, após fecundação in vitro (FIV), em meio TALP com heparina, PHE e sêmen preparado em gradiente de Percoll. Observamos que o estádio de MII foi predominante de 2 a 8h; MII e Anáfase/Telófase (A/T) predominaram às 10h; MII, A/T e estádio pronuclear (PN) de 14 a 16h; e PN a partir de 18h. A penetração do espermatozóide ocorreu após 4h da inseminação dos oócitos; a diferenciação dos PN 14 masculino e feminino pelo tamanho foi possível de 14 a 18h e a singamia ocorreu a partir de 24h. O período de 10h pode ser suficiente para que a FIV seja efetiva em oócitos bovinos, nas condições aqui descritas. / Abstract: We aimed to evaluate events involved in in vitro maturation, fertilization and development, and parthenogenetic activation of bovine oocytes assessed by nuclear-cytoplasmic interaction and gene expression. Oocyte morphological selection did not affect nuclear maturation (78.4-87.8%) and cytoplasmic cortical granule distribution (67.2-79.3%). Following nuclear and microtubular dynamics after fertilization (IVF), we observed sperm penetration 4h after insemination; male and female pronuclei differentiation by size from 14 to 18h; syngamy after 24h; and sufficient co-incubation of spermatozoa and oocytes for 10h. Pronuclear transfer to study the interaction between nucleus (N) and cytoplasm (C) in parthenogenetic embryos produced by ionomycin followed by strontium (S) or 6-DMAP (D) was assessed by cleavage, eight-cell, and blastocyst development rates: CSND (76.5, 36.4, and 6.8%) and CDNS (69.5, 25.0, and 4.9%). S cytoplasm promoted dominant effect on D nucleus. Higher rates of developmental arrest up to the eight-cell stage were observed by the combination of cytoplasm and nucleus produced by the two different activation treatments. We recovered parthenogenetic D fetuses on Day 35, which were small but normal in formation and in appearance of chorio-alantoic membranes. Genomic imprinting of IGF2 was observed, but XIST was maternally expressed in extra-embryonic tissues. In vitro culture promoted higher expression of IGF2 and H19 genes and also increased IGF2/IGF2r ratio in IVF embryos compared to in vivo produced ones. / Doutor

O imprinting genômico, processo regulado epigeneticamente segundo o qual os genes se expressam de acordo com sua origem parental (paterna ou materna), está envolvido no desenvolvimento placentário. Na região cromossômica 11p15.5 encontram-se vários genes importantes para o desenvolvimento fetal e da placenta, os quais são regulados por duas principais regiões controladoras de imprinting (ICR1 e 2) onde se encontram as regiões diferencialmente metiladas H19DMR e KvDMR1, respectivamente. O imprinting genômico e a inativação aleatória do cromossomo X são processos epigenéticos presentes em mamíferos placentários. O presente trabalho teve como objetivo principal verificar a presença de mosaicismo do perfil epigenético entre tecidos extraembrionários de estágios precoces da gravidez (primeiro trimestre), e em vilosidade coriônica de placentas a termo (terceiro trimestre). Foram coletadas amostras de 10 gestações de primeiro trimestre (vilosidade coriônica, âmion, membrana de cordão umbilical e tecido embrionário) e 14 de terceiro trimestre (vilosidade coriônica), das quais 10 foram consideradas como controles e quatro utilizadas para estudo de mosaicismo restrito à vilosidade coriônica (coleta de amostras de todos os cotilédones). Após extração do DNA, foi utilizado o Método de Digestão Enzimática Sensível à Metilação Associada à PCR em Tempo Real para o estudo do padrão de metilação da KvDMR1 e da H19DMR em diferentes tecidos do primeiro trimestre gestacional e em tecido placentário do terceiro trimestre. O padrão de inativação do cromossomo X foi avaliado em todos os cotilédones de duas placentas a termo, de fetos do sexo feminino, por meio do ensaio do receptor de andrógeno humano (HUMARA assay), utilizando eletroforese capilar, e com acréscimo de um novo marcador de inativação do cromossomo X (ICX1). Na análise estatística foram utilizados o teste t não pareado, teste de Turkey e teste t pareado. A média de metilação da KvDMR1 das amostras de vilosidade coriônica do primeiro trimestre gestacional foi estatisticamente diferente da média de metilação do terceiro trimestre. Enquanto que a metilação da H19DMR não apresentou diferença estatística entre amostras de vilosidade coriônica do primeiro e do terceiro trimestre gestacionais. Com relação ao mosaicismo, a KvDMR1 não apresentou variação com relação ao tamanho ou a posição dos cotilédones, enquanto que a H19DMR apresentou diferença estatisticamente significativa na média de metilação com relação ao tamanho dos cotilédones e ao posicionamento nos quadrantes; em consequência da hipometilação em cotilédones pertencentes a uma das placentas estudadas. Não foram observadas diferenças estatisticamente significativas na média de metilação da KvDMR1 e da H19DMR entre diferentes tecidos das amostras do primeiro trimestre gestacional. No entanto, a comparação entre tecidos pareados de um mesmo indivíduo mostrou que a metilação não é correspondente entre os tecidos. Os dados obtidos mostram que o imprinting genômico provavelmente é um processo dinâmico, que evolui ao longo da gestação, estando relacionado a formação e ao amadurecimento da placenta. No presente estudo foi possível verificar que cotilédones de uma mesma placenta apresentam diferentes padrões de inativação do cromossomo X. Diferenças que podem ser explicadas pela expansão clonal das células trofoblásticas progenitoras com o cromossomo X paterno ou o cromossomo X materno inativo. Devido à variabilidade epigenética, exames em tecidos placentários devem considerar as diferenças intra-placentárias e as diferenças entre tecidos embrionários e extraembrionários. / Genomic imprinting, a mechanism of allele-specific expression depending on parental origin, is an epigenetic process that regulates the expression of many genes involved in placental development. Several important genes for fetal and placental growth are located on the human chromosome region 11p15.5, which are regulated by two imprinting control regions (ICR1 e 2), which have the differentially methylated regions H19DMR and KvDMR1, respectively. Genomic imprinting and random inactivation of X chromosome are two epigenetic processes present in placental mammals. The present study aimed to verify the presence of epigenetic mosaicism between extra-embryonic and embryonic tissues from early stages of pregnancy (first trimester), and in chorionic villi of term placentas (third trimester). Samples were collected from 10 pregnancies in the first trimester (chorionic villous, amnion, umbilical cord membrane, and embryonic tissue) and 14 from third trimester (chorionic villus sampling), of which 10 were considered as controls and four used to study mosaicism restricted to chorionic villi (sampling of all cotyledons). After DNA extraction, we used real time PCR associated to enzymatic restriction with a methylation sensitive enzyme to study the methylation pattern of KvDMR1 and H19DMR in different tissues from first trimester and placental third trimester tissue. The pattern of X chromosome inactivation was evaluated in all cotyledons from two term placentas of female fetuses, using the human androgen receptor (HUMARA) assay, capillary electrophoresis, and adding a new X chromosome inactivation (ICX1) marker. Unpaired and paired t and Turkey tests were used in statistical analysis. The average methylation of KvDMR1 of chorionic villi samples in first trimester was statistically different from average methylation of the third trimester. While the methylation of H19DMR showed no statistically significant difference between chorionic villi samples in the first and third trimester of pregnancy. In relation to the mosaicism, the KvDMR1 methylation did not vary in respect to the size or position of the cotyledons, while H19DMR showed statistically significant difference in average methylation relative to the size of the cotyledons, to the position in quadrants, due to the hypomethylation in cotyledons from one studied placenta. There were no statistically significant differences in the mean methylation KvDMR1 and H19DMR among different tissues from the first trimester of pregnancy, however, the comparison between paired tissues from the same individual showed that the methylation is different between tissues. The data from this study showed that genomic imprinting is probably a dynamic process and evolved across human pregnancy. This process is probable connected to placenta formation and maturation. We observed different patterns of X chromosome inactivation in cotyledons from the same placenta. This difference could be explained by clonal expansion of a limited number of trophoblastic progenitor cells with either an inactive maternal or paternal X chromosome. Due to the epigenetic variability, placental tissue examinations must consider the differences intra-placental and differences between embryonic and extra-embryonic tissues.

ARAUJO, F. M. Ocorrência Familial e Associação de Polimorfismos dos Genes H19 e IGF2 com as Síndromes Hipertensivas Gestacionais. 2007. 118f. Disertação (Mestrado) Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, 2007. As síndromes hipertensivas gestacionais [Pré-eclâmpsia/eclâmpsia (PE/E), hipertensão gestacional (HG) e hipertensão arterial crônica (HAC)] estão entre as maiores causas de morte materna e fetal. A PE é a mais prevalente dessas síndromes e o papel dos fatores genéticos na sua etiologia é bem aceito, embora o padrão de herança seja ainda assunto para debate. Os genes H19 e IGF2 sofrem imprinting (marcação) genômico e estão envolvidos na formação placentária e no desenvolvimento fetal. O objetivo do presente trabalho foi a pesquisa de ocorrência familial e da associação com os polimorfismos H19/RsaI e do IGF2/ApaI das síndromes hipertensivas gestacionais e do peso do recém-nascido. Todas as pacientes do estudo foram atendidas no Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo e o projeto foi aprovado pelo Comitê de Ética deste hospital e pela Comissão Nacional de Ética em Pesquisa. Para a condução do estudo familial foram selecionadas 226 mulheres (75 apresentavam PE, 49 com HG e 102 do grupo controle). Os dados foram analisados pelos Testes Exato de Fisher e do Qui-quadrado, resultando em uma maior freqüência estatisticamente significativa (p <0,05) de parentes de primeiro-grau com PE/E entre o grupo de PE/E comparado aos outros grupos. Não foi observada influência da cor da pele na distribuição entre os grupos de pacientes. Para a pesquisa de polimorfismos de comprimento de fragmento de restrição H19/RsaI (alelos A e B) e IGF2/ApaI (alelos A e G) através da reação em cadeia da polimerase , foi extraído DNA de sangue periférico de 236 pacientes (55 apresentavam PE, 40 com HG, 34 com HAC e 107 do grupo controle). Os resultados, analisados através dos Testes do Qui-quadrado e G, não mostraram associação estatisticamente significativa entre os polimorfismos e as síndromes hipertensivas gestacionais ou HAC. Houve uma maior freqüência do alelo G na população estudada. Foi observado que em torno de 80% das pacientes dos quatro grupos estudados apresentou pelo menos uma cópia do alelo B e uma do alelo G, concomitantemente. A associação do peso do recém-nascido com os polimorfismos foi analisada utilizando-se os Testes Kolmogorov-Smirnov (a P<0,05) e os Não-paramétricos de Kruskal-Wallis (a P<0,05), não tendo sido evidenciadas diferenças estatisticamente significativas. No grupo da PE houve uma diminuição estatisticamente significativa do peso dos recém-nascidos quando não havia correção para a idade gestacional. Embora não tenha sido evidenciada correlação entre os polimorfismos e os fenótipos estudados, trabalhos futuros com um número amostral maior serão importantes para auxiliar no entendimento do envolvimento de fatores epigenéticos nas síndromes hipertensivas gestacionais e fornecer indícios para a prevenção, o tratamento e o aconselhamento genético. / ARAUJO, F. M. Familial Occurrence and H19 and IGF2 Polymorphism Association with Gestational Hypertensive Disorders. 2007. 118p. Dissertation (Master\'s degree) - University of Medicine, University of São Paulo, Ribeirão Preto, 2007. Gestational hypertensive disorders [preeclampsia/eclampsia (PE/E), gestational hypertension (GH) and chronic hypertension (CH)] are among the largest causes of maternal and fetal death. PE is the more prevalent of those syndromes and the role of the genetic factors in its etiology is well accepted, although the pattern of inheritance is still subject for debate. The imprinted genes H19 and IGF2 are involved in the placental formation and in the fetal development. The objective of the present study was to verify the familial occurrence of these disorders and the H19/RsaI and IGF2/ApaI polymorphism association with gestational hypertensive disorders and the weight of the newborn. All patients of the study were referred to the Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, University of São Paulo, and the project was approved by the Hospital Ethic Committee and the National Commission of Ethics in Research. For the familial study, 226 women were selected (75 presented PE/E, 49 with GH and 102 from the control group). The data were analyzed by Exact of Fisher and Qui-square tests, and the frequency of families with at least one female first-degree relative (mothers and/or sisters) with PE/E was higher among the PE/E group compared to the other groups, and it was statistically significant (P<0.05). There was no statistically significant influence of the \"skin color\". Blood samples of 236 pregnant women (55 with PE/E, 40 with GH, 34 with CH and 107 from the control group) were obtained for DNA extraction, and PCR. Genotyping was carried out by enzymatic digestion with ApaI (IGF2) and RsaI (H19). The statistical analyses were performed by Qui-square and G tests. The genotypes were not significantly associated with the different groups. A higher frequency of the G allele (IGF2) was observed. Around 80% of the patients presented at least one copy of the allele B (H19) and G (IGF2), concomitantly. The association of the weight of the newborn with the polymorphisms was analyzed using the Kolmogorov-Smirnov (P <0.05) and the No-parametric Test of Kruskal-Wallis (P <0.05) tests, and statistically significant differences were not evidenced. In the group of the PE/E there was a statistically significant decrease of the weight of the newborn when the correction for the gestational age was not carried out. Although correlation has not been evidenced between the polymorphisms and the phenotypes, future studies with a higher number of patients and other imprinted genes will be important to elucidate the involvement of epigenetic factors for the prevention, treatment and genetic counseling of the gestational hypertensive disorders

Pw1/Peg3 est un gène d’empreinte parental exprimé par l’allèle paternel. Il est exprimé dans l’ensemble des populations de cellules souches, y compris les cellules satellites du tissu musculaire. Nous avons découvert que la perte constitutive de Pw1/Peg3 entraîne une perte de la masse musculaire, résultat d’une diminution du nombre de fibres musculaires. Le nombre de fibres réduit est présent dès la naissance. De plus, les souris double KO ont un nombre de fibres encore inférieur, suggérant que l’allèle maternel est fonctionnel pendant le développement pré-natal, et des analyses de souris hybrides C57BL6J/CAST/Ei révèlent une expression bi-allélique de Pw1/Peg3 d’environ 10%. Pw1/Peg3 est également fortement exprimé après blessure du muscle squelettique. Chez les souris Pw1/Peg3 KO, nous avons observé que les cellules satellites montrent une réduction de leur capacité d’auto-renouvèlement à la suite d’une blessure. Pw1/Peg3 est également exprimé dans une sous-population de cellules souches interstitielles, les PICS. Afin de déterminer le rôle spécifique de Pw1/Peg3 dans les cellules satellites nous avons croisé notre allèle conditionnel Pw1/Peg3 avec la lignée Pax7-Cre-ER. Ces souris ont un phénotype présentant un défaut de régénération prononcé, montrant ainsi un rôle clair et direct de Pw1/Peg3 dans la fonction régénératrice des cellules satellites. En résumé, l’ensemble de ces données montre un rôle de Pw1/Peg3 dans le développement fœtal et la détermination du nombre de fibres musculaires par son action dans l’auto-renouvellement des cellules satellites du tissu musculaire. / Pw1/Peg3 is a parentally imprinted gene expressed from the paternal allele. It is expressed in all adult progenitor/stem cell populations examined to date including muscle satellite cells. We examined the impact of loss-of-function of Pw1/Peg3 in skeletal muscle, a tissue that greatly contributes to body mass. We found that constitutive loss of Pw1/Peg3 results in reduced muscle mass resulting from a decrease in muscle fiber number. The reduced fiber number is present at birth. Mice lacking both the paternal and maternal alleles display a lower fiber number as compared to mice carrying the paternal deletion, suggesting that the maternal allele is functional during prenatal development. Hybrid analyses (C57BL6J and Cast/Ei) of muscle tissue reveal a bi-allelic expression of Pw1/Peg3 around 10%. Pw1/Peg3 is strongly up-regulated in response to muscle injury. Using the constitutive Pw1/Peg3 knock out mouse, we observed that satellite cells display a reduced self-renewal capacity following muscle injury. Pw1/Peg3 is expressed in satellite cells as well as a subset of muscle interstitial cells (PICs). To determine the specific role of Pw1/Peg3 in satellite cells, we crossed our conditional Pw1/Peg3 allele with the Pax7-CreER line. Interestingly, these mice displayed a more pronounced phenotype of impaired regeneration revealing a clear and direct role for Pw1/Peg3 in satellite cells. Taken together, our data show that Pw1/Peg3 plays a role during fetal development in the determination of muscle fiber number that is gene-dosage dependent and plays a specific role in muscle satellite cell self-renewal.