Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2016-04-12T12:01:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese de doutorado PDF - André Oliveira - BIBLIOTECA - FINAL.pdf: 2740688 bytes, checksum: 0e20c861826941b8e9247f2b85f35963 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-12T12:01:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese de doutorado PDF - André Oliveira - BIBLIOTECA - FINAL.pdf: 2740688 bytes, checksum: 0e20c861826941b8e9247f2b85f35963 (MD5) Previous issue date: 2015-10-29 / CAPEs / Indivíduos que são expostos a uma deficiência nutricional durante o desenvolvimento perinatal tem, uma vez atingida a idade adulta, um aumento do risco de desenvolvimento de obesidade, diabetes tipo 2 e doenças cardiovasculares, quando comparado a indivíduos da mesma idade com nutrição balanceada. Aqui nós exploramos se a restrição proteica perinatal age na capacidade de sincronização de fibroblastos de ratas e suas respectivas proles. Dietas com baixo teor de proteínas (8 g%) e normoprotéica (20 g%) foram ofertadas a ratas durante a gestação e lactação. O ritmo circadiano de consumo alimentar e glicemia dos animais controles e desnutridos durante a gestação e lactação de mães desnutridas e controles foi registrado. A cultura de fibroblastos proveniente da cauda dessas ratas e suas respectivas proles foram submetidas a um choque sérico para reinduzir as oscilações dos transcritos bmal1, per1 e per2. A expressão gênica relativa desses transcritos foi analisada por PCRq. A curva dos níveis de glicose sanguínea total das mães desnutridas durante a gestação foi significativamente menor do que o período antes da gestação, sem apresentar, porém, alterações do ritmo de consumo alimentar. Os fibroblastos das mães desnutridas exibiram diferenças significativas nos níveis de expressão de bmal1 no ZT6 e ZT18 em relação aos controles. Em contrapartida, os fibroblastos dos embriões desnutridos foram afetados pela desnutrição proteica durante o período perinatal para o per1 no ZT0 e ZT24 e para o per2 no ZT24. Além disso, foi visto que as proles não possuíam os mesmos ritmos de expressão gênica desses transcritos em relação a suas mães, tanto durante o período embrionário como também após 14 dias do desmame, exceto para o gene per2, que apresentou oscilações semelhantes entre os embriões e suas respectivas mães. Nossos resultados mostram que estas respostas perinatais e pós-natais refletem a plasticidade do desenvolvimento e as "decisões" feitas pela prole para otimizar o seu próprio desenvolvimento, mas com consequências duradouras. / Les individus qui sont exposés à une carence nutritionnelle pendant le développement périnatal, présentent à l'âge adulte, un risque plus élevé de développer de l'obésité, un diabète de type 2 et des maladies cardiovasculaires par rapport aux personnes du même âge avec une alimentation équilibrée. Ici, nous étudions si une restriction protéique périnatale agit sur la capacité de synchronisation des fibroblastes de rates et sur leur descendance. Les régimes à faible teneur en protéines (8 g%) et à teneur normale (20 g%) ont été offerts à des rats femelles pendant la grossesse et l'allaitement. Le rythme circadien de la prise alimentaire et de la glycémie des animaux témoins et en restriction protéique pendant la grossesse et la lactation malnutrition des mères correspondantes ont été enregistrés. Des fibroblastes, provenant de l'extrémité caudale de ces rates et de leur progéniture ont été établis en culture primaire et soumis à un choc de sérum pour ré-induire les oscillations de la transcription de bmal1, per1 et per2. L'expression génique relative de ces transcrits a été analysée par Réaction en Chaîne par Polymérase quantitative (sigle anglais qPCR). La courbe des taux du glucose sanguin total des mères en restriction protéique pendant la grossesse était significativement inférieur à celui d'avant la grossesse, sans montrer, cependant, des altérations dans le rythme de la prise alimentaire. Les fibroblastes de mères en restriction protéique ont montré des différences significatives dans les niveaux d'expression de bmal1 à 6 après synchronisation (ZeitGeber Time6 ; ZT6) et à ZT18 par rapport aux témoins. En revanche, les fibroblastes des embryons en restriction protéique montraient des différences significatives pour la per1 à ZT0 et ZT24 et pour per2. Il a été également constaté que les fibroblastes de la progéniture n'avaient pas les mêmes rythmes de l'expression des gènes de ces transcriptions par rapport à leurs mères, à la fois pendant la période embryonnaire ainsi que après 14 jours de sevrage, sauf pour le gène de per2, qui présentait des oscillations similaires entre les embryons et de leurs mères. Nos résultats montrent que ces réponses périnatales et postnatales reflètent la plasticité du développement et des «décisions» des descendants de première génération afin d'optimiser leur propre développement, et ce, avec des conséquences durables.

The philosophical aim of this dissertation is to determine the best social arrangements for bearing and rearing children in the context of emerging reproductive technologies. A novel feature of my account is that it follows the form of a thought-experiment—imagining a world where artificial womb technology offers a nonphysical alternative to pregnancy. In chapter one, I consider whether gestational motherhood ought to be abolished and replaced with a state-run institution of artificial wombs. While the latter arrangement would admittedly promote equality of opportunity among fetuses, I argue that it conflicts with the fundamental rights of gestational mothers. In chapter two, I consider whether the state should impose licensing regulations on parents and procreators to ensure children are provided adequate care. I offer a series of objections to licensing by challenging the analogical argument between parents and professionals, as well as the assumption that parents’ incompetence is responsible for the harms done to children. I then defend a less invasive alternative to licensing, suggesting that the focus of reform should be on ensuring adults acquire obligations to provide childcare voluntarily. However, limited reproductive options pose a problem insofar as a woman who finds herself unintentionally pregnant may have no choice but to continue providing gestational care. Thus, in chapter three, I argue that artificial wombs ought to be a widely-available reproductive option such that women can opt-out of pregnancy. On my account, childbearing should be performed by willing mothers, and childrearing should be performed by willing parents. In chapter four, I shift focus to determine what children are morally owed. More specifically, I defend a new interpretation of the child’s right to an open future that pays special attention to the challenges of parenting in a morally imperfect world.

La production laitière de la truie est très importante pour la croissance des porcelets et dépend du développement de la glande mammaire. Celle-ci se déroule à trois moments au cours de la vie de la truie, dont lors du dernier trimestre de gestation. À ce moment, plusieurs facteurs peuvent influencer la mammogenèse. Parmi les facteurs hormonaux, la prolactine est très importante pour le développement mammaire à cette période. L’hyperprolactinémie, soit une concentration en prolactine circulante supra-physiologique, des jours 90 à 97 de la gestation, permet d’augmenter la production laitière des truies. Toutefois, l’effet de cette augmentation sur la quantité ou la composition du parenchyme n’est pas connu. Le projet de recherche visait donc à étudier l’effet de l’hyperprolactinémie causée par la dompéridone, donnée soit des jours 90 à 97 ou des jours 90 à 110 de gestation, sur le développement mammaire à la fin de la gestation. Les résultats obtenus sont inattendus, puisque l’hyperprolactinémie a plutôt un impact négatif sur le développement mammaire chez les cochettes traitées pendant 20 jours. Les quantités totales d’ADN, d’ARN et de protéines ont diminué indiquant une baisse du nombre et de l’activité des cellules mammaires. Les cochettes traitées à la dompéridone 20 jours ont une concentration en lactose circulant plus élevée au jour 110 de gestation que celles des autres traitements indiquant un début précoce de la lactogenèse. Cela est aussi corroboré par les résultats histologiques montrant davantage de sécrétion riche en protéines, semblable au colostrum, ainsi que la désorganisation de l’épithélium des alvéoles de la glande mammaire. Cela indiquerait que la glande mammaire, sous l’effet d’une hyperprolactinémie de 20 jours, initie prématurément sa lactogenèse. En l’absence de porcelets pour retirer les sécrétions lactées, le processus de l’involution serait alors amorcé prématurément. / Piglet’s growth rely on the milk yield of the sow which depends on mammary development. Mammogenesis occurs at three important periods in the sow, one being the last trimester of gestation. At this time, several factors can influence the process. Among the hormonal factors, prolactin is very important for mammary gland development for this period. Hyperprolactinemia, a supra-physiological circulating prolactin concentration, occuring on days 90 to 97 of pregnancy, increases the milk production of sows, but the effect on the quantity or composition of the parenchyma is unknown. The research project aims at a better understanding of the effect of hyperprolactinemia caused by domperidone, given from days 90 to 97 or from days 90 to 110 gestation, on mammary development at the end of gestation. Unexpectedly, hyperprolactinemia has a negative impact on mammogenesis in gilts treated for 20 days. Total amounts of DNA, RNA and proteins decreased, demonstrating a decrease in the number and activity of mammary cells. Sows treated with domperidone for 20 days had higher circulating lactose concentrations on day 110 of gestation than sows on the other treatments indicating an early onset of lactogenesis. This is also corroborated by histological results showing more protein-rich secretions (colostrum-like) as well as disruption of mammary epithelial cells. This would indicate that the mammary gland, under the effect of a hyperprolactinemia for 20 days, initiates prematurely its lactogenesis. In the absence of piglets to remove milk secretions, the process of involution would then be prematurely initiated.

Les maladies métaboliques sont en pleine expansion dans nos sociétés actuelles et constituent un enjeu de santé publique majeur. Les antécédents familiaux, l'environnement et les habitudes de vie de l'individu vont jouer un rôle dans la susceptibilité à certains de ces désordres métaboliques. Sur la base de données épidémiologiques, un lien a été établi entre environnement durant les premières phases de la vie et survenue de pathologies à l'âge adulte conduisant au concept de DOHaD. L'objectif de ce travail était d'étudier, à partir d'un modèle murin, les conséquences de l'exercice physique quotidien de la mère pendant la gestation ou la lactation sur la composition corporelle, la fonction pancréatique et la gestion des substrats énergétiques de la descendance à plus ou moins long terme. L'entraînement maternel avant et pendant la gestation est associé à des modifications de la structure et de la fonction du pancréas de la descendance et semble modifier sa gestion des substrats énergétiques à tous les âges. L'exercice de la mère est également associé à une moindre prise de poids de la descendance et limite sa prise de masse grasse lorsqu'elle est soumise à un régime gras et sucré. L'exercice physique de la mère durant la lactation va modifier la composition du lait et la fonction pancréatique de la descendance. Cependant, il est associé à une augmentation du poids corporel de la descendance adulte mais semble la protéger contre l'insulino-résistance induite par la séparation maternelle. La pratique d'un exercice physique quotidien pendant la gestation et/ou la lactation semble donc modifier le développement et la maturation de certains organes (pancréas, tissu adipeux, foie, muscle squelettique) de la descendance ainsi que sa gestion des substrats énergétiques. Les conséquences de cet entraînement maternel sur la descendance vont être plus ou moins bénéfiques selon son âge et selon son environnement nutritionnel. Ce travail de thèse vient compléter les travaux menés dans le cadre des DOHaD et renforce l'idée que l'environnement lors des premières phases de la vie va avoir des conséquences à plus ou moins long terme sur la santé de l'individu. / Prevalence of metabolic diseases is growing up in our modern societies and constitutes a major public health concern. Family history, environment and lifestyle play a role in the susceptibility to several metabolic disorders. Based on epidemiological data, a link has been established between the environment during the first stages of life and diseases occurrence in adulthood leading to the concept of DOHaD. The aim of this work was to study, using a murine model, the effect of daily maternal exercise during gestation or lactation on offspring body composition, pancreatic function and energy substrates handling on a short- and a long-term basis. Maternal training before and during gestation is associated with changes in offspring pancreas structure and function and in energy substrates handling at all ages. Maternal exercise also decreases offspring body weight gain and fat mass gain when exposed to a high-fat/high sucrose diet. Maternal physical exercise during lactation modifies milk composition and offspring pancreatic function. However, it is associated to an increase in offspring body weight in adulthood but seems to protect against the insulin resistance induced by maternal separation. In conclusion, daily physical exercise during gestation and/or lactation modifies offspring organs development and maturation (such as pancreas, adipose tissue, liver, skeletal muscle) and its energy substrates handling. Maternal training consequences on offspring can be either beneficial or deleterious depending on its age and on its nutritional environment. This work is complementary to studies conducted in the framework of the DOHaD concept and strengthens the idea that the environment during the first stages of life will have short- to long-term impacts on the health of the individual.

La zéaralénone (ZEN) est une mycotoxine produite par des Fusarium qui contaminent les cultures céréalières. Oestrogéno-mimétique et perturbateur endocrinien, ses effets toxiques concernent l'appareil reproducteur. En amont de l'évaluation du risque lié à une exposition à de faibles doses de ZEN, nous nous sommes intéressés à l'effet de la ZEN sur le niveau d'expression de transporteurs ABC majeurs. Ces pompes d'efflux sont présentes dans les barrières de l'organisme (notamment les barrières testiculaires et placentaires) où elles jouent un rôle dans la protection des tissus contre la toxicité de leurs substrats xénobiotiques. Dans ce travail nous avons d'abord caractérisé le métabolisme et la distribution tissulaire de la ZEN chez le rat, puis avons évalué son effet respectivement à court et long terme sur l'expression des transporteurs ABC après une exposition gestationnelle et néonatale. Nos résultats mettent en évidence des différences de comportement toxicocinétique de la ZEN en fonction du genre et du statut hormonal, et une réelle exposition fœtale et néonatale via la mère. La ZEN module l'expression des transporteurs ABC majeurs in vivo (dans les organes maternels, le foie foetal, le testicule du jeune adulte exposé J1-J5). Les résultats obtenus sur modèles in vitro (lignées sertolienne et placentaire) suggèrent que ces modulations sont liées en partie à l'interaction de la ZEN avec les récepteurs aux oestrogènes. Les conséquences d'une modulation de l'expression des transporteurs ABC induite par la ZEN pourraient être dramatiques pour le développement et la santé des individus à l'âge adulte et doivent être évaluées / Zearalenone (ZEN) is a mycotoxin produced by Fusarium that infect cereal crops. This Estrogenmimetic and endocrine disruptor affects the reproductive system. Upstream of the risk assessment of exposure to low doses of ZEN, we are interested in the effect of ZEN on the expression level of major ABC transporters. These efflux pumps are present in the barriers of organism (including testicular and placental barriers), where they protect tissues against the toxicity of their xenobiotic substrates. In this work, we first characterized the metabolism and tissue distribution of ZEN in rat and then evaluated respectively its short and long-term effect on ABC transporters expression after gestational and neonatal exposure. Our results highlight differences in the toxicokinetic behavior of ZEN by gender and hormonal status, and fetal and neonatal real exposure via the mother. ZEN modulates the expression of major ABC transporters in vivo (in the maternal organs, fetal liver, testis of young adult exposed J1-J5). The results of in vitro models (sertoli and placental cell lines) suggest that these variations are partly due to the interaction of ZEN with the estrogen receptors. The consequences of expression modulations of ABC transporters induced by ZEN could be dramatic for the development and health of individuals in adulthood and should be evaluated

RÉSUMÉ Les protéines associées à la gestation (PAGs) constituent une grande famille de protéinases aspartiques exprimées dans les cellules épithéliales de la couche superficielle du placenta des artiodactyles et plus précisément dans les granules des cellules binucléées. Des investigations par biologie moléculaire (clonage et séquençage) ont permis de montrer que les protéines de la gestation font partie de la grande famille des protéases aspartiques tout comme le pepsinogène, la pepsine, la chymosine, les cathepsines D et E, et la rénine. La détermination des concentrations en PAG par radioimmunoassay dans le sérum ou dans le plasma est actuellement employée comme méthode sérologique spécifique pour le diagnostic de gestation chez le bovin dès le 28e jour après la conception. Au-delà de ce délai, les dosages des PAGs peuvent également être utilisés pour assurer le suivi de la gestation notamment dans le cadre de létude de la mortalité embryonnaire précoce ou tardive et de la mortalité ftale. Au moment dentreprendre nos investigations expérimentales, une attention particulière a été portée à notre maîtrise des systèmes de dosages radioimmunologiques notamment dans les zones des faibles concentrations de PAG caractérisant le premier trimestre de la gestation chez les bovins. Cest ainsi que les deux premières études sur lesquelles repose ce travail de thèse ont visé à tester de nouveaux antisérums dirigés contre la PAG et à comparer leurs performances en milieu sérique ou plasmatique. Ensuite, cinq différents systèmes de dosages (utilisant différents antisérums) ont été comparés quant à leur sensibilité, spécificité, exactitude des diagnostics positifs et exactitude des diagnostics négatifs, sur des séries de plasmas provenant de femelles non gestantes et de femelles gestantes durant le premier trimestre de la gestation. Dans une troisième étude, les concentrations de PAG, LH et prolactine ont été interprétées en fonction dune classification basée sur le niveau de progestérone mesuré chez les femelles à jour 21. Dans la première étude, lobjectif a été de déterminer les paramètres de limite minimale de détection, reproductibilité, exactitude, spécificité et parallélisme des dilutions caractérisant les cinq systèmes radioimmunologiques différents : RIA-497, RIA-706, RIA-780, RIA-809 et RIA-Pool. Ensuite, leur capacité à distinguer les femelles non gestantes et gestantes prélevées au 30e jour suivant linsémination artificielle a été analysée dans le détail. Létude a été menée sur un effectif de 40 femelles de race Holstein-Frisonne dâge et de parité mélangés dont la gestation a été confirmée par exploration rectale réalisée entre le 2e et le 3e mois après linsémination. Un groupe contrôle composé de dix vaches maintenues en stabulation entravée confirmées non gestantes par examen échographique et exploration rectale a été utilisé simultanément. Les caractéristiques générales des différents systèmes étaient satisfaisantes. Leur spécificité était excellente à lexception du système RIA-809 ayant montré une très légère interférence de lacide syalique et de lhCG. Les concentrations mesurées dans le plasma des femelles non gestantes sont restées inférieures à 0,5 ng/mL excepté celles qui étaient mesurées dans les systèmes RIA-780 et RIA-809. Seuls les systèmes RIA-497, RIA-706 et RIA-Pool ont fourni des valeurs de sensibilité, spécificité, exactitude des diagnostics positifs, exactitude des diagnostics négatifs égales à 100%. Dans la deuxième étude, les cinq systèmes de dosage ont été utilisés pour déterminer les concentrations de PAG dans le plasma aux jours 30, 45, 60 et 80. Les corrélations ont été calculées entre les systèmes ainsi que les rapports de concentrations mesurées par chacun deux : les systèmes RIA-706, RIA-780, RIA-809 et RIA-Pool ont révélé des valeurs plus élevées que le RIA-497 à tous les stades étudiés. La troisième étude a visé à vérifier une hypothèse formulée à plusieurs reprises par différents auteurs : le niveau de concentration en progestérone atteint en début de gestation est-il susceptible dinteragir avec les concentrations de protéines trophoblastiques, de LH et de prolactine mesurées plus tard durant le premier trimestre de la gestation ? Dans cette étude, nous avons déterminé les concentrations de lensemble des paramètres sur les prélèvements correspondant aux jours 0, 21, 30, 45, 60 et 80 de 37 femelles gestantes. Les femelles ont été réparties en deux sous groupes : celles dont la progestérone au jour 21 était inférieure à la moyenne (Low-P4) et celles dont la même progestérone était supérieure à la moyenne au jour 21 (High-P4). Lorsque les deux sous groupes ont été suivis aux périodes ultérieures (jours 30, 45, 60 et 80), il est apparu que les concentrations de PAG ont eu tendance à être plus élevées dans tous les systèmes chez les vaches du groupe High-P4. Une différence significative est atteinte en utilisant le RIA-497 au jour 80. Les concentrations en LH et prolactine ont eu tendance à être plus faibles à toutes les périodes chez les vaches faisant partie du groupe High-P4. La différence a été significative pour la LH à jour 60 et pour la prolactine à jour 21. Dans leur ensemble, les résultats de ce travail montrent que le diagnostic de gestation peut être amélioré (sensibilité, spécificité, exactitude des diagnostics positifs, exactitude des diagnostics négatifs) en sélectionnant soigneusement les antisérums et en les mélangeant de façon appropriée. Ces systèmes sont utilisables pour suivre les concentrations de PAG durant le premier trimestre de la gestation, les résultats étant fortement corrélés tout en montrant des profils différents. Associées au dosage de la progestérone, de la LH et de la prolactine, les investigations sur les PAGs permettent de progresser dans létude des régulations qui relient lhypophyse, les gonades et le trophoblaste durant le premier trimestre de la gestation. SUMMARY Pregnancy Associated Glycoproteins (PAGs) constitute a large family of aspartic proteinases expressed in the outer epithelial cells layer of the placenta of eutherian species and more precisely in the granules of the binucleate cells. Investigations by molecular biology (cloning and sequencing) showed that the PAGs are part of the great family of the aspartic proteases like pepsinogen, pepsin, chymosin, cathepsins D and E, and renin. The determination of the concentrations in PAG by radioimmunoassay in serum or plasma is currently used as specific serological method for the diagnosis of gestation at day 28 after conception. Beyond this time, PAGs assays can also be used to ensure the follow-up of gestation in particular during the study of early or late embryonic mortality and early foetal mortality. When we started our experimental investigations, a special attention was paid to our control of radioimmunoassay systems especially in the zones with low concentrations of PAG which characterize the first trimester of bovine gestation. Thus the first two studies on which this work was based, aimed testing new antisera raised against PAG, and comparing their performances in seric or plasmatic medium. Then, five various assays (using different antisera) were compared as for their sensitivity, specificity, exactitude of the positive diagnoses and exactitude of the negative diagnoses, on series of plasmas from nonpregnant and pregnant females during the first trimester of gestation. In a third study, the concentrations of PAG, LH and prolactin were interpreted according to a classification based on the progesterone level measured in females at day 21. In the first study, the objective was to determine the parameters of minimal limit of detection, reproducibility, exactitude, specificity and parallelism of dilutions characterizing the five different radioimmunoassay systems: RIA-497, RIA-706, RIA-780, RIA-809 and RIA-Pool. Then, their capacity to discriminate non-pregnant and pregnant females investigated at day 30 after artificial insemination was also analyzed in detail. The study was undertaken on 40 Holstein-Friesian females of different age and parity, and whose gestation was confirmed by rectal exploration carried out between the second and the third month after insemination. A control group of ten cows maintained in stabling, confirmed non-pregnant by ultrasonography and rectal exploration, was used simultaneously. The general characteristics of the various systems were satisfactory. Their specificity was excellent except for system RIA-809 which shown a small interference of syalic acid and hCG. The concentrations measured in the plasma of non-pregnant females remained lower than 0.5 ng/mL except those which were measured in systems RIA-780 and RIA-809. Only the systems RIA-497, RIA-706 and RIA-Pool provided values of sensitivity, specificity, exactitude of the positive diagnoses, exactitude of the negative diagnoses equal to 100%. In the second study, all five systems were used in order to determine the concentrations of PAG in plasma at days 30, 45, 60 and 80. The correlations were calculated between the systems as well as the ratios of concentrations measured by each one of them: systems RIA-706, RIA-780, RIA-809 and RIA-Pool revealed higher values than the RIA-497 at all the studied stages. The third study aimed to check a hypothesis formulated by various authors: is the concentration level of progesterone reached at beginning of gestation likely to interact with the concentrations of trophoblastic proteins, LH and prolactin measured later during the first trimester of gestation ? In this study, we determined concentrations of the whole parameters on samples corresponding to days 0, 21, 30, 45, 60 and 80 of 37 pregnant females. The females were divided into two groups: those whose progesterone at day 21 was lower than the average (Low-P4) and those whose progesterone was higher than the average at day 21 (High-P4). When both groups were investigated at later periods (days 30 and 80), it appeared that the concentrations of PAG tended to be higher in all systems in the cows of the High-P4 group. A significant difference was raised by using RIA-497 at day 80. The concentrations in LH and prolactin lead to be weaker during all the periods in the cows of the High-P4 group. The difference was significant for LH at day 60 and for prolactin at day 21. In conclusion, the results of this work show that the diagnosis of gestation can be improved (sensitivity, specificity, exactitude of the positive diagnoses, exactitude of the negative diagnoses) by selecting the antisera carefully and by mixing them in a suitable way. These systems are usable to follow the concentrations of PAG during the first trimester of gestation, the results are strongly correlated while showing different profiles. Combined to assays of progesterone, LH and prolactin, the investigations on PAGs make progress in the study of the regulations between pituitary gland, gonads and the trophoblast during the first trimester of gestation.

BMP9 (Bone Morphogenetic Protein 9) et BMP10 sont deux facteurs de croissance de la famille du TGFβ qui partagent le fait d'être les ligands du récepteur Alk1 (Activin receptor-like kinase 1). Les mutations de ce récepteur sont la cause de 2 pathologies vasculaires, la maladie de Rendu Osler et l'Hypertension Artérielle pulmonaire. L'invalidation de BMP10 a été décrite, elle entraine une létalité embryonnaire du fait de graves défauts cardiaques. L'invalidation de BMP9, un facteur de quiescence de l'endothélium vasculaire, n'avait pas encore été réalisée. Dans ce contexte l'objectif de cette thèse a été d'étudier les rôles respectifs de BMP9 et de BMP10 dans les remodelages vasculaires. Nous avons pour cela utilisé les souris invalidées pour BMP9, obtenues dans le cadre d'une collaboration avec l'équipe de S-J Lee (Baltimore, USA). Bien que les souris Bmp9-KO soient viables et fertiles, notre travail montre qu'elles présentent un réseau lymphatique anormal, avec un élargissement des vaisseaux et une réduction du nombre de valves dans leurs collecteurs. Les défauts observés ont un retentissement fonctionnel sur l'efficacité du drainage lymphatique. En accord avec ces observations, nous avons pu montrer que BMP9 régule un certain nombre de gènes impliqués dans le développement du réseau lymphatique. En contraste avec les résultats précédents, la vascularisation de la rétine est normale chez les souriceaux Bmp9-KO. Cette absence de phénotype est causée par une redondance entre BMP9 et BMP10. En effet, la neutralisation de BMP10 chez les souriceaux Bmp9-KO entraine une absence de maturation de la vascularisation de leur rétine. De plus, ces souriceaux présentent un défaut de fermeture de leur canal artériel. Ce vaisseau permet de dévier le sang hors des poumons fœtaux non fonctionnels et sa fermeture au moment de la naissance est nécessaire à la survie postnatale. Au total, ce travail met en exergue les rôles de BMP9 et de BMP10 dans les remodelages vasculaires périnataux lymphatiques et sanguins. / BMP9 (Bone Morphogenetic Protein 9) and BMP10 are two growth factors of the TGFβ family. They are both high affinity ligands for the receptor Alk1 (Activin receptor-like kinase 1), whose mutations are responsible of two vascular pathologies: Rendu-Osler disease and Pulmonary arterial hypertension. BMP10 invalidation has been described as embryonically lethal due to serious cardiac defects. BMP9 has been revealed as circulating vascular quiescence factor, but its inactivation has not been described before. In this context, the aim of my thesis was to evaluate the respective roles of BMP9 and BMP10 in vascular remodeling. We used Bmp9-KO mice for this purpose, which were provide by S-J Lee's team from Baltimore (USA). Although these mice are viable and fertile, we showed that they displayed abnormal lymphatic vessels characterized by vessel enlargement and reduction in number of valves, leading to a decreased lymphatic draining efficiency. Consistent with these data, we showed that BMP9 regulates expression of several genes known to be involved in lymphatic development. In contrast, BMP9 loss-of-function didn't affect blood vessels. We demonstrated that this was due to BMP9 and BMP10 redundancy, as BM10 neutralization in Bmp9-KO pups led to a dramatic decrease in retinal vascular expansion. These pups also display an abnormal closure of their ductus arteriosus. This vessel diverts blood away from the non-functional lungs during fetal life and its closure is essential for postnatal survival. Taken together, our results underlie the implication of BMP9 and BMP10 in lymphatic and blood postnatal vascular remodeling.

The concern for restricted movement for sows housed in stalls during gestation has prompted the swine industry to move towards group housing. Additionally, the emphasis on increasing sow productivity has led to a continuous need for re-evaluation of nutrient requirements for sows, including minerals. Unfortunately, the majority of studies that examined the role of dietary Ca and P for sows were older (early 1970s to 1990s), and may not be applicable to the modern, prolific sow, particularly those housed in group housing systems. Two studies were conducted to determine the effects of dietary Ca and P for gestating sows on reproductive performance, bone metabolism and fetal skeletal development. The objective of the first study was to determine if the recommended levels of dietary Ca and P are adequate for sows housed in groups, and thus have potential for increased mobility. A total of 180 multiparous sows and gilts were assigned to 1 of 6 treatments. Treatments, arranged as a 3 × 2 factorial, included main effects of dietary Ca:P; 0.70:0.55 (% as fed, Control); 0.60:0.47 (-15 % 1998 NRC); 0.81:0.63 (+ 15 % 1998 NRC) and housing; stalls or groups. Sows were fed 2.3 kg/d from wk 4 to 5 of gestation until 2 wk prior to farrowing when the allotment was increased to 3.0 kg/d. Serum samples were collected at the start of the trial and on d 100 of gestation, and both serum and milk samples were collected at mid-lactation and prior to weaning. Neither diet nor housing had an effect on total number of piglets born, ADG from birth to weaning, or weaning weight (P > 0.10). The number of piglets born live and birth weight were unaffected by diet (P > 0.10) but improved in group housing relative to stalls (P < 0.05). In late gestation, group-housed sows fed the low Ca diet had reduced serum Ca (diet × housing interaction; P = 0.02) and the greatest reduction in serum P level was also observed in group-housed sows fed the low Ca diet (diet × housing interaction; P = 0.04). Osteocalcin (OC), and pyridinoline (PYD) markers of bone formation and resorption respectively, were unaffected by diet or housing (P > 0.10). The second study was conducted to determine the influence of Ca and P intake by young, gestating sows on the growth and skeletal development of their developing piglets and if smaller birth-weight piglets are at greater risk from mineral insufficiency during gestation. A total of 30 sows were randomly assigned to 1 of the 3 dietary Ca:P treatments used in the first study. Sows were fed their daily rations in 1 allotment as described in Exp. 1. Only sows farrowing litters with 12 piglets or more remained on trial. At birth, the smallest and a normal-sized piglet from each litter were euthanized, and the left femur extracted for peripheral quantitative computed tomography (pQCT) scanning. Serum samples were collected at birth and prior to weaning. Number of piglets born, body weight (BW) at 3 d of age, and piglet ADG were unaffected by treatment (P > 0.10). At birth, the highest serum Ca level was seen in the small piglets from sows fed a high Ca diet (diet × size interaction; P = 0.04) however, at weaning, this value had the smallest deviation from the initial value (diet × size interaction; P = 0.02). Femurs of piglets from sows fed the low Ca diet had the highest cortical density (P = 0.03) and piglet size had no effect on cortical density (P > 0.10). Bone ash %, ash Ca %, ash P %, and serum bone markers were unaffected by diet or piglet size (P > 0.10). Results from these studies suggest that the recommended level of dietary Ca and P as prescribed by NRC 1998, and thus for NRC 2012, is adequate for high-producing sows of modern genetics, whether housed in stalls or groups. Moderate changes in Ca and P intake by young, gestating sows, does not negatively affect the growth or skeletal development of their piglets.

Doctor of Philosophy / Department of Animal Sciences and Industry / Evan C. Titgemeyer / Two experiments were conducted to evaluate the effects of late gestation and early lactation on the nutritional status of beef heifers fed low-quality, warm-season grass hay. The first experiment compared DMI, DM digestibility, and ruminal dynamics of pregnant and lactating beef heifers to non-gestating, non-lactating heifers of a similar age and size. This study demonstrated that pregnant heifers ate less than non-pregnant heifers while maintaining similar digestibilities. Intake was similar between lactating and non-lactating, though DM digestibility increased postpartum in lactating heifers. Ruminoreticular fill was less for pregnant than for non-pregnant heifers; ruminoreticular fill was similar regardless of lactation status. Ruminal NH3 increased with increasing intakes throughout the study. Lactating heifers had less ruminal NH3 than non-lactating heifers. Total ruminal VFA concentration was similar from 10 wk prepartum through 10 wk postpartum except at 2 wk prepartum when gestating heifers had less total ruminal VFA concentration. The second experiment compared DMI, DM digestibility, passage rate, and plasma glucose and BHBA concentrations between pregnant heifers, pregnant cows, lactating heifers, and lactating cows which were fed low-quality, warm-season grass hay supplemented with 450 g/d of soybean meal. This study demonstrated that DMI increased with progressing gestation in heifers. Lactating heifers had greater intake than other groups postpartum. DM digestibility decreased with advancing gestation; gestating animals had greater digestibility than non-gestating animals. Lactation status did not influence DM digestibility, though lactating heifers had greater digestibility from 3 to 7 wk postpartum. Digestibility was not influenced by age. Pregnant animals had faster digesta passage rates than non-pregnant counterparts. Plasma glucose concentration increased during the prepartum period; pregnant and lactating animals had lesser plasma glucose concentrations than non-gestating, non-lactating animals. Plasma BHBA concentration was greater in pregnant and lactating animals than in non-pregnant and non-lactating animal; age was not an influence on BHBA concentration. Calves from mature cows grew faster than calves from heifers. These studies showed that beef heifers do not have the same patterns of intake as mature cows during late gestation. Heifers and their calves exhibited poorer performance when compared to mature cows when fed low-quality, warm-season grass hay.

Lactation curves of dairy cows have been studied by dairy scientists for many years. The effects of various hereditary end non-hereditary influences on the lactation curve have been observed. Factors have been developed to standardize production to a common basis, correcting for differences in age, length of lactation, milking per day, gestation and environment.