La taille finale des organismes dépend de la vitesse et de la durée de croissance. Ces paramètres sont contrôlés par différentes hormones. La production d'hormone stéroïdienne détermine la fin de la période de croissance en déclenchant la maturité sexuelle, alors que la vitesse de croissance est régulée par la voie de signalisation de l’insuline/IGF (IIS). La vitesse de croissance des organismes est influencée par la nutrition. En effet, des défauts de croissance sont observés chez les individus souffrant de carence protéique chronique. La nutrition contrôle la croissance grâce à la voie de signalisation de l’insuline/IGF. Cependant, le mécanisme par lequel la nutrition contrôle la voie IIS est complexe et reste à élucider. Afin d’explorer cette régulation, le laboratoire utilise Drosophila melanogaster comme modèle d’étude. Chez la drosophile, il existe 8 insulin-like peptides (Dilps). Parmi eux, Dilp2 est la principale insuline promouvant la croissance systémique. Elle est produite par des neurones spécialisés appelés les Insulin Producing Cells (IPC), homologues des cellules béta du pancréas. La sécrétion de Dilp2 dans l’hémolymphe, équivalent du sang chez les vertébrés, est précisément ajustée en fonction de la nutrition. Cette régulation implique une communication inter-organe avec le corps gras, homologue du foie et du tissu adipeux blanc. Selon les conditions nutritionnelles, plusieurs signaux dérivés du corps gras (FDS) sont sécrétés et contrôlent la sécrétion de Dilp2. Ces FDS agissent directement ou indirectement sur les IPCs, via des relais neuronaux. Mon projet de thèse avait pour but de découvrir et d’étudier de nouvelles cibles neuronales contrôlant l’activité sécrétrice des IPCs, et par conséquent la croissance systémique, en fonction de la nutrition. J’ai identifié une paire de neurones inhibiteurs des IPCs, que l’on a nommé IPC-Connecting Neurons (ICN). Actifs en carence en acides aminés, ils inhibent la sécrétion des Dilps. J’ai montré que la signalisation EGFR réprime l’activité de ces neurones en condition nourrie, ce qui augmente la sécrétion des Dilps et par conséquent la taille des individus. Cette activation est due à un nouveau ligand d’EGFR : Growth Blocking Peptide (GBP). J’ai montré que ce ligand de type EGF possède des propriétés particulières puisqu’il agit de façon endocrinienne. En effet, en condition nourrie, GBP est sécrété par le corps gras dans l’hémolymphe, et atteint les ICN afin d’activer la signalisation EGFR. En conclusion, nous proposons que GBP produit par le corps gras en condition nourrie active la voie EGFR dans les neurones ICN, lève l’inhibition exercée sur les IPCs et stimule la sécrétion des Dilps. Cependant, les mécanismes moléculaires par lequel le couple GBP/EGFR inhibe l’activité neuronale des ICNs reste à élucider. Ce travail a permis d’identifier un nouveau mode de régulation de la sécrétion des insulines et de la croissance des organismes en fonction de la disponibilité et de la qualité nutritionnelle. / Body growth is tightly regulated by nutrient availability. Upon nutritional shortage, animals harmoniously reduce their body size by modulating the activity of the insulin/IGF signaling pathway (IIS). To understand how nutrition controls the IIS, we used Drosophila melanogaster as a model. Drosophila has a conserved IIS with 8 insulin-like peptides (Dilps), a unique insulin receptor and a conserved downstream signaling cascade. Among the Dilps, Dilp2 is the main growth-promoting factor. Dilp2 is produced by specialized neurons located in the brain, the Insulin-Producing-Cells (IPCs), functionally related to vertebrate beta cells. Dilp2 secretion is precisely adjusted in response to nutrition: it is released in the hemolymph under normal nutrient condition, but not upon dietary amino acid scarcity. This regulation requires several inter-organ cross-talks between the producing neurons and the fat body, which is the equivalent of the vertebrate white adipose tissue and liver. Depending on diet composition, several fat-derived signals (FDS) are secreted into the hemolymph and control Dilp2 secretion from the IPCs. These FDS act either directly or indirectly through a neuronal relay, to control the IPCs secretory activity. The aim of my PhD project was to better understand these regulations and to discover new neuronal relay controlling the IPCs secretory activity and body growth, according to nutrition. I identified a pair of neurons harboring synaptic connections with the IPCs (IPC-connecting neurons, ICNs). I determined that the ICNs activity is maximal upon amino acids shortage and is required to exert a blockage of the neighbouring IPCs. Moreover, in rich nutrient conditions, EGFR signaling prevents activation of the ICNs, allowing Dilp2 release from the IPCs. GBP1 and 2 are EGF-like peptides produced by the fat body in response to amino acids, and they can modify insulin release. However, the neural circuitries at play are unknown. I demonstrated that GBPs are atypical ligands for the EGF receptor (EGFR), with endocrine function. Using ex-vivo brain culture, I showed that the presence of the fat body-derived GBP1 in the hemolymph activates EGFR signaling in the ICNs and alleviates their inhibitory input on the IPCs, allowing Dilp2 release and therefore body growth. In conclusion, I identified a novel neural circuitry responding to fat-derived EGF-like GBPs, coupling dietary amino acids to the release of insulin-like peptides and systemic growth.

Seit Veröffentlichung der Studien von G. Van den Berghe et al. im Jahre 2001 galt es die strikte Blutzuckereinstellung in normoglykämische Bereiche bei Schwerverletzten anzustreben. Die intensivierte Insulintherapie wurde daraufhin von verschiedensten Fachgesellschaften in Leitlinien und Therapieregimen integriert, so auch auf der neurochirurgischen ITS der Universitätsklinik Leipzig. Kurze Zeit später erschienen große multizentrische Studien, die den Benefit der intensivierten Insulintherapie in Frage stellten und sogar von einer signifikant höheren Letalität bei strikt normoglykäm eingestellten Patienten berichteten. Daher wird in dieser Studie die zwiespältige aktuelle Datenlage zum Anlass genommen, die Beziehungen zwischen Blutzuckereinstellung und ITS-Regime sowie die Auswirkungen hyperglykämischer Stoffwechselsituationen und mögliche Bedeutung des Blutglukosespiegels respektive der intensivierten Insulintherapie speziell für Patienten mit isoliertem mittelschwerem und schwerem Schädel-Hirn-Trauma zu evaluieren. Mit Hilfe der Integration wird erstmalig ein Verfahren zur Blutglukosedarstellung verwendet, dass durch die Flächenberechnung (Area under the Curve (AUC-BG)) ein Abbild von Höhe und Dauer der Hyperglykämie schafft. Es konnte gezeigt werden, dass die Blutzuckereinstellung mit dem klinischen Verlauf, krankheitsspezifischen Therapiekonzepten, Komplikationen und dem Outcome der Patienten korreliert und positiv Einfluss nimmt. Von besonderem Interesse war die Auswirkung auf den Hirndruck und die Notwendigkeit von Dekompressionskraniektomien, als auch auf Infektionsereignisse, die kontrollierte Beatmung, Ernährungsform und das Outcome. Nach Einführung der intensivierten Insulintherapie wurde ein Vergleich mit konventionell therapierten Patienten herbeigeführt. Es wurden vergleichende Analysen zwischen der retrospektiven (n = 65, konventionelle Insulintherapie, Blutzucker < 10,0 mmol/l [< 180 mg/dl]) und prospektiven Gruppe (n = 65, intensivierte Insulintherapie, Blutzucker 4,4 – 6,1 mmol/l [80 – 110 mg/dl]) bezüglich Blutzuckerfläche, Intensivverlauf und Outcome durchgeführt. Nach 1:1-Matching hinsichtlich Alter und Geschlechterzugehörigkeit waren die beiden Therapiegruppen homogen und es zeigten sich keine Unterschiede bezüglich der Aufnahmecharakteristik. Schädelhirntraumatisierte Patienten profitierten von einer intensivierten Insulintherapie im Vergleich zur Kontrollgruppe, auch wenn es nicht gelang, den Blutzuckerspiegel entsprechend der initiierten Therapierichtlinie signifikant hin zur Normoglykämie zu senken. Die positiven Effekte zeigten sich deutlich in Bezug auf die Infektionsrate und Ernährungsform. Die intensivierte Insulintherapie senkte den Hirndruck und die Rate risikobehafteter Dekompressionskraniektomien mit einem deutlicheren Trend zu besseren Outcomemesswerten. Vor allem Patienten mit einem besseren initialem GCS und Nicht-Diabetiker scheinen von einer guten Blutzuckereinstellung zu profitieren. Hypoglykämien (Blutzucker ≤ 3 mmol/l) traten entgegen der Vermutung dabei nicht gehäuft auf und stellten somit kein Gegenargument einer derartigen Therapie dar. Die Senkung des Blutzuckers in einen moderaten, therapeutischen Bereich sollte das Mindestziel in der Gesamttherapie von Patienten mit einem mittelschweren und schweren Schädel-Hirn-Trauma sein, wobei ein Konsens über den optimal therapeutischen Blutzuckerzielbereich bisher noch nicht gefunden wurde und somit weitere Untersuchungen gerechtfertigt sind.:BIBLIOGRAPHISCHE BESCHREIBUNG ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS 1 EINFÜHRUNG 1.1 SCHÄDEL-HIRN-TRAUMA – DEFINITION UND EINTEILUNG 1.2 SCHÄDEL-HIRN-TRAUMA – EPIDEMIOLOGIE 1.3 PATHOPHYSIOLOGISCHER HINTERGRUND DES SCHÄDEL-HIRN-TRAUMAS 1.4 KLINIK, MONITORING UND THERAPIE – EIN ÜBERBLICK 1.5 FRAGESTELLUNG UND ZIEL DER ARBEIT 2 MATERIALIEN UND METHODIK 2.1 STUDIENDESIGN 2.1.1 Ein- und Ausschlusskriterien 2.1.2 Studienende 2.1.3 Erfasste Parameter 2.2 PATIENTENMANAGEMENT 2.3 BLUTZUCKERMANAGEMENT 2.3.1 Insulinschema bei konventioneller Insulintherapie 2.3.2 Insulinschema bei intensivierter Insulintherapie 2.4 DATENERFASSUNG 2.5 METHODENBESCHREIBUNG – AREA UNDER THE CURVE 2.6 STATISTISCHE ANALYSE 3 ERGEBNISSE 3.1 PATIENTENCHARAKTERISTIK/DEMOGRAPHIE 3.1.1 Vor Matching 3.1.2 Nach Matching 3.2 INTENSIVVERLAUF UND OUTCOME 3.2.1 Verlaufsparameter 3.2.2 Outcome-Messwerte 3.3 AUSWIRKUNGEN DER EINGANGSVARIABLEN AUF INTENSIVVERLAUF UND OUTCOME 3.4 EINFLUSS VON HÖHE UND DAUER DER HYPERGLYKÄMIE AUF INTENSIVVERLAUF UND OUTCOME 3.4.1 Einfluss auf die Beatmungsdauer 3.4.2 Einfluss auf den Gesamt-SAPS II 3.4.3 Einfluss auf die Dauer bis zur Oralisierung 3.4.4 Einfluss auf das Auftreten von Infektionen 3.4.5 Einfluss auf den intrakraniellen Druck 3.4.5.1 ICP-Sondenliegedauer in Abhängigkeit von der Blutzuckerfläche 3.4.5.2 Zusammenhang zwischen Hirndruckfläche und Blutzuckerfläche 3.4.5.3 Diabetiker versus Nicht-Diabetiker 3.4.6 Einfluss auf die Notwendigkeit einer Dekompressionskraniektomie 3.4.7 Einfluss auf die Dauer der Intensivbehandlung 3.4.8 Einfluss auf das Outcome 3.4.8.1 Glasgow Outcome Score 3.4.8.2 Modified Rankin Scale 3.5 METHODENVERGLEICH 3.5.1 Güte der Therapie 3.5.2 Kontrollierte Beatmung 3.5.3 Gesamt-SAPS II 3.5.4 Dauer bis zur Oralisierung 3.5.5 Auftreten von Infektionen 3.5.6 Hirndruckmanagement 3.5.6.1 Demographie 3.5.6.2 Vergleich des intrakraniellen Druckes 3.5.7 Notwendigkeit einer Dekompressionskraniektomie 3.5.8 Intensivbetreuung und Krankenhausliegedauer 3.5.9 Outcome 3.5.9.1 Glasgow Outcome Score 3.5.9.2 Modified Rankin Scale 3.6 HYPOGLYKÄMIE 3.7 SCHWERE HYPERGLYKÄMIE 3.8 ABHÄNGIGKEIT DES OUTCOMES 3.8.1 Initial- und Verlaufsparameter 3.8.2 Multiple lineare Regressionsanalyse 3.8.2.1 Einfluss der Initialparameter 3.8.2.2 Interaktion von Glasgow Coma Score und Blutzuckerfläche 3.8.2.3 Einfluss der Verlaufsparameter 3.8.2.4 Zusammenfassung der relevanten Initial- und Verlaufsparameter 3.9 ABHÄNGIGKEIT DES HIRNDRUCKES 3.9.1 Multiple lineare Regressionsanalyse 3.9.1.1 Einfluss der Initialparameter 3.9.1.2 Einfluss der Verlaufsparameter 3.10 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 3.10.1 Patientencharakteristik/Demographie 3.10.2 Intensivverlauf und Outcome 3.10.3 Auswirkungen der Eingangsvariablen auf Intensivverlauf und Outcome 3.10.4 Einfluss von Höhe und Dauer der Hyperglykämie auf Intensivverlauf und Outcome 3.10.5 Methodenvergleich 3.10.6 Abhängigkeit des Outcomes 3.10.7 Abhängigkeit des intrakraniellen Druckes 4 DISKUSSION 4.1 PATIENTENCHARAKTERISTIK/DEMOGRAPHIE 4.2 MATERIAL UND METHODIK 4.3 AUSWIRKUNGEN VON HÖHE UND DAUER DER HYPERGLYKÄMIE AUF INTENSIVVERLAUF UND OUTCOME 4.3.1 Einfluss auf allgemeine intensivmedizinische Parameter 4.3.2 Einfluss auf den intrakraniellen Druck und das Outcome 4.4 VERGLEICH BEIDER THERAPIEGRUPPEN 4.4.1 Methodische Aspekte 4.4.2 Klinische Aspekte 4.5 HYPOGLYKÄMIE 4.6 ABHÄNGIGKEIT DES OUTCOMES 4.7 ABHÄNGIGKEIT DES HIRNDRUCKES 4.8 ZUSAMMENFASSUNG 5 ZUSAMMENFASSUNG LITERATURVERZEICHNIS ABBILDUNGSVERZEICHNIS TABELLENVERZEICHNIS ANLAGEN PATIENTENDATENBLATT TABELLEN SAPS II – SCORE VOTUM DER ETHIKKOMMISSION ERKLÄRUNG ÜBER DIE EIGENSTÄNDIGE ABFASSUNG DER ARBEIT LEBENSLAUF DANKSAGUNG

Le glaucome, comme beaucoup d’autres maladies neurodégénératives, entraîne la mort des neurones et reste à ce jour incurable, représentant de ce fait un véritable fardeau pour la société. Il y a donc un réel besoin de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques afin de ralentir la progression, voire de guérir les maladies neurologiques. Depuis des décennies, les chercheurs qui étudient les blessures ainsi que les maladies qui affectent le système nerveux central (SNC) ont focalisé leur attention sur la compréhension des mécanismes impliqués dans la dégénérescence axonale afin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour la protection et la régénération des axones. Mais des données récentes indiquent que des déficits dendritiques constituent une caractéristique précoce de la neurodégénérescence, un phénomène maintenant appelé la pathologie dendritique et qui jouerait un rôle prépondérant dans la pathogénèse des maladies neurodégénératives comme le glaucome. Parce que les dendrites représentent des structures essentielles pour la communication et la fonction neuronale, il est donc crucial de protéger et de restaurer non seulement les axones mais aussi les dendrites des neurones encore vivants afin d’améliorer la condition des patients. Malgré cela, la capacité des neurones à régénérer leurs arbres dendritiques reste encore largement inconnue. L’hypothèse centrale de cette thèse propose que : 1) les neurones du SNC peuvent faire repousser leurs dendrites après une blessure axonale, et 2) l’identification des voies de signalisation impliquées pourrait offrir de nouvelles possibilités thérapeutiques permettant de ralentir, voire de prévenir la dégénérescence des neurones rétiniens lors de pathologies oculaires telles que le glaucome. Dans la première partie de cette thèse, nous avons démontré que les neurones des mammifères sont pourvus d’une capacité à restaurer leur arbre dendritique et leurs connectivités synaptiques. Grâce à l’utilisation de souris transgénique soumis à une transsection du nerf optique (axotomie), nous avons montrés que les cellules ganglionnaires de la rétine (CGRs) subissent rapidement un rétrécissement dendritique, bien avant que les dommages axonaux ou la perte des soma ne soient visibles. Nous avons également démontré que l’administration quotidienne d’insuline, par voie topique (gouttes oculaires) ou systémique (injection intrapéritonéale) après la rétraction des dendrites mais avant la mort neuronale induit une régénération robuste des dendrites ainsi qu’une restauration des connections avec les cibles présynaptiques. De plus, cette régénération des arbres dendritiques suite au traitement d’insuline permet d’étendre la survie neuronale et de restaurer la réponse rétinienne à la lumière. Des expériences de perte de fonction ciblée via l’utilisation de petits ARN interférents ont révélé que la régénération induite par l’insuline requiert l’activité des deux complexes de la voie mTOR, mTORC1 et mTORC2. Ces derniers agissent de manière synergique, mTORC1 régulant l’apparition de nouvelles branches dendritiques pour restaurer la complexité des arbres alors que mTORC2 stimule l’élongation des dendrites. Dans la deuxième étude présentée dans cette thèse, nous avons montré pour la première fois que morgana, une protéine chaperonne en aval de mTORC2, est exprimée par les CGRs et que son expression est sévèrement inhibée rapidement après une blessure axonale. Nous avons également démontré que morgana est nécessaire au succès de la régénération ainsi que de la neuroprotection induite par le traitement d’insuline. De plus, nous avons montré que le rétablissement de l’expression de morgana spécifiquement dans les CGRs via l’utilisation d’un vecteur viral (AAV) mène à une régénération robuste non seulement de leurs dendrites mais aussi de leurs synapses. Ainsi, nous avons identifié un nouveau rôle pour la protéine morgana dans la régulation de la morphologie des arbres dendritiques des neurones adultes chez les mammifères. En conclusions, les résultats présentés dans cette thèse contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes pathologiques impliqués dans la pathologie dendritique des CGRs et identifient des cibles prometteuses pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques dans le cadre des maladies neurodégénératives telles que le glaucome. / Glaucoma, just as many other neurodegenerative diseases, triggers neuronal death and remained incurable, hence representing a heavy burden for the society. Therefore, there is a critical need for developing new therapeutic strategies to delay the progression of and, ultimately, cure neurological conditions. For decades, neuroscientists studying injuries and diseases of the CNS have largely focused on understanding the mechanisms of axon degeneration to identify new targets for axonal protection and regeneration. But recent data indicates that dendritic deficits represent an early feature of neurodegeneration, a phenomenon now called dendritic pathology and playing a key role in the pathogenesis of neurodegenerative diseases including glaucoma. Because dendrites are essential structures for neuronal communication and function, it is therefore crucial to protect or restore connectivity as well as axons of surviving neurons to improve patients’ condition. In spite of this, the ability of injured neurons to regenerate dendrites remains largely ignored. The central hypothesis of the thesis is that: i) adult CNS neurons can regrow their dendrites after axonal injury, and ii) the identification of underlying signalling pathways would offer new therapeutic avenues to slow or prevent retinal ganglion cell death during ocular neuropathies such as glaucoma. In the first part of my thesis, I demonstrated that mammalian neurons are endowed with the ability to restore their dendritic arbor and synaptic connectivity. Using adult transgenic mice subjected to optic nerve axotomy, we have shown that retinal ganglion cells (RGCs) rapidly undergo dendritic shrinkage before cell death or axonal damage become visible. We also demonstrated that daily insulin, administered topically (eye drops) or systemically (intraperitoneal) after dendritic arbour shrinkage and prior to neuronal loss results in a robust regeneration of dendrites and successful reconnection with presynaptic targets. Moreover, insulin-mediated restoration of dendritic arbors extended neuronal survival and rescued lighttriggered retinal responses. Targeted loss-of-function experiments using siRNAs revealed that insulin-dependent regeneration requires both the activity of both mTOR complexes, mTORC1 and mTORC2 which act synergistically, mTORC1 promoting new dendritic branching to restore arbor complexity, while mTORC2 drives dendritic process elongation. In the second study presented in my thesis, we showed for the first time that morgana, a chaperone protein downstream of mTORC2, is expressed by RGCs and severely downregulated soon after axonal injury. We also demonstrate that morgana is required for successful insulinmediated regeneration of RGC dendrites and neuroprotection. Morgana specific knockdown using siRNA designed against morgana resulted in substantial alterations of dendrite elongation, without changes in arbor complexity. Further, we showed that AAV-mediated rescue of morgana expression selectively in RGCs promoted striking regeneration of dendrites and synapses. Hence, our findings identified a new role for morgana in the regulation of dendritic arbor morphology in adult mammalian neurons Collectively, the findings presented in this thesis contribute to a better understanding of the pathological mechanisms underlying RGC dendritic pathology and identified promising targets for the development of novel neuroprotective treatments for neurodegenerative diseases such as glaucoma.

Le présent travail avait pour but principal de déterminer si l'enrichissement de la l'alimentation avec des acides gras oméga-3 (AGPI n-3), présents en quantités importantes dans les huiles de poisson, modifie le profil lipidique du sang et des spermatozoïdes tout en améliorant les performances de production des verrats, la qualité du sperme et ses propriétés de conservation; ces effets dépendraient aussi du statut en biotine, une vitamine impliquée dans l'élongation des acides gras. Un autre aspect de ce travail a été d'établir si un apport important d'acides gras n-3 pendant une longue période pouvait modifier le métabolisme post-prandial de l'insuline. Au cours d'une première expérience, 64 verrats ont reçu pendant 28 semaines une alimentation de base supplémentée avec l'un des 4 traitements suivants: 1) 62 g de gras animal hydrogéné (AF); 2) 60 g d'huile de menhaden (MO); 3) 60 g d'huile de thon (TO); 4) 60 g d'huile de menhaden et 2 ppm de biotine (MO+B). Outre les données quantitatives et qualitatives, des échantillons de sang et de semence ont été récoltés afin d'évaluer la composition en acides gras et en certaines vitamines. Une seconde expérience visait à évaluer, dans des conditions dites « commerciales », les performances de production de 222 verrats recevant pendant six mois l'un des traitements alimentaires suivants : AF, MO ou TO. À l'issue de ces expériences, une évaluation de la qualité de la semence, après conservation à 17°C pendant plusieurs jours et congélation en paillettes de 0,5 ml, a été effectuée, ainsi qu'un test oral de tolérance au glucose. L'ajout d'huiles de poisson à la ration alimentaire des animaux a modifié efficacement la composition en acides gras du plasma sanguin et des spermatozoïdes, ceci indépendamment du type d'huile de poisson utilisée (MO ou TO) ou du statut en biotine. En revanche, cet apport alimentaire en AGPI n-3 n'a donné aucun effet sur la libido, les caractéristiques quantitatives ou qualitatives de l'éjaculat, la résistance des spermatozoïdes à la conservation ou le métabolisme de l'insuline. / The aim of the present work was to determine if a dietary supplementation of fish oils (rich in long chain omega-3 fatty acids, n-3 PUFA) alters the profile of fatty acids in blood plasma and spermatozoa and improves reproductive performances of boar, semen quality and its properties for conservation. Those effects are dependent upon biotin status, this vitamin being a critical factor in the elongation of long-chain fatty acids. Another aspect of this study was to evaluate the influence of n-3 PUFA on post-prandial insulin metabolism. For Experiment 1, 64 boars were fed a basal diet at 2.5 kg/day top dressed with 0.3 kg/day of one of the following treatment mixtures: 1) 62 g of hydrogenated animal fat (AF); 2) 60 g of menhaden oil (MO); 60 g of tuna oil (TO); 4) 60 g of menhaden oil and with 2 ppm of biotin (MO+B). All diets were isoenergetics. For this experiment, semen production and quality were measured. Blood and spermatozoa samples were also collected to measure composition of fatty acid and of some vitamins. In Experiment 2, 222 animals raised in "commercial conditions" were fed one of the 3 treatments (AF, MO or TO) during six months. Furthermore, an evaluation of sperm quality during storage at 17°C and cryopreservation was also performed. The addition of fish oils to boar diet had an effect on the composition of fatty acid in blood plasma and sperm. This effect was affected by the fish oil type (MO or TO) and the biotin status (MO or MO+B). Dietary supplementation with n-3 PUFA did not have any effect on sexual behaviour, quantitative and qualitative characteristics of the boar semen, and sperm capacity to conservation as well as insulin secretion/sensitivity.

Ce mémoire présente les travaux dont l'objectif était de comparer les effets de la protéine de morue à ceux d'autres protéines animales sur la sensibilité à l'insuline, le métabolisme du glucose et divers marqueurs cardiovasculaires chez des femmes présentant un syndrome des ovaires polykystiques. Neuf femmes ont consommé pendant trois mois un régime alimentaire semi-contrôle incluant un repas par jour composé de protéine de morue et un régime similaire contenant des protéines provenant du boeuf, du porc, du veau, des oeufs et des produits laitiers (BPVOL), dans un dispositif de type chassé-croisé. Durant le test d'hyperglycémie provoquée par voie orale (HGPO), les niveaux de glucose et d'insuline étaient abaissés principalement au cours des 30 premières minutes suite à la consommation de protéine de morue comparativement aux autres protéines animales. La sensibilité à l'insuline et le profil lipidique sont demeurés inchangés. Nos résultats suggèrent qu'au cours de la phase initale d'un HGPO, la consommation d'un repas de morue par jour peut entraîner une meilleure réponse glycémique et insulinémique chez ces femmes.

Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux effets de la consommation de protéine de morue pendant quatre semaines sur la sensibilité à l' insuline chez des hommes et des femmes ayant un surpoids ou obèses et résistants à l'insuline. Nous avons noté une amélioration de la sensibilité à l' insuline et une forte tendance à un meilleur ±disposition index¿ (fonction cellules-β x sensibilité à l'insuline) lorsque les sujets ont consommé la protéine de morue comparativement au mélange de protéines animales (BPVOL). Nous avons également observé que seulement le BPVOL a entraîné une diminution des concentrations plasmatiques de cholestérol total, de cholestérol des LDL et d'apolipoprotéine B totale. Par la suite, nous avons voulu identifier des mécanismes par lesquels la protéine de morue exerce des effets bénéfiques sur la sensibilité à l' insuline. Au niveau des marqueurs de l'inflammation, la protéine de morue a provoqué une diminution de la concentration plasmatique de la protéine C-réactive hautement sensible tandis que le BPVOL a eu tendance à induire une augmentation, entraînant une différence significative entre les deux régimes. Toutefois, les changements des concentrations plasmatiques d'interleukine-6, du facteur de nécrose tumorale-α et d'adiponectine ont été similaires entre les deux régimes. Au niveau de la voie de signalisation insulinique, une stimulation à l'insuline a entraîné une augmentation de l'activation de la PI 3-kinase associée à IRS-1 et de la glycogène synthase suite à la consommation de la protéine de morue. De plus, une augmentation de la phosphorylation de IRS-l sur Ser636/639 a été observée avec le BPVOL alors que la protéine de morue n'a pas eu d'effet, ce qui pourrait indiquer une augmentation de la stimulation de la voie mTORlS6K1 lors de la consommation de BPVOL. Les deux régimes n'ont pas eu d'effet sur la morphologie et la capacité métabolique du muscle. Enfin, ils ont affecté différemment la concentration plasmatique à jeun de taurine. Toutefois, il est peu probable qu'un seul acide aminé soit responsable de tous les effets de la protéine de morue. Des études supplémentaires sont nécessaires pour mieux identifier les acides aminés impliqués. Donc, l'étude constituant cette thèse a permis de démontrer que la protéine de morue pourrait améliorer le métabolisme du glucose et potentiellement ralentir la progression vers le diabète de type 2. Les mécanismes impliqués dans l'effet insulinosensibilisateur de la protéine de morue demeurent à être approfondis.

Le diabète est une maladie chronique dont la principale caractéristique est un niveau plasmatique élevé de glucose, qui est causé soit par un défaut dans la production d’insuline, l’action de l’insuline, ou les deux à la fois. Plusieurs études ont démontré que l’hyperglycémie chronique peut mener à la dysfonction et même la défaillance de plusieurs organes, dont le coeur, le système vasculaire, les yeux et les reins, se traduisant par des infarctus du myocarde, des accidents cérébro-vasculaires et des complications rétinales et rénales, respectivement. La néphropathie diabétique (DN) est la principale cause de déficience rénale et affecte près de 25-40% des patients diabétiques. La DN est invariablement associée à un risque élevé d’accident cérébrovasculaire et de dysfonction cardivasculaire. L’angiotensinogène (Agt) est l’unique précurseur de tous les types d’angiotensines. En plus du système rénine-angiotensine (RAS) sytémique, le rein possède son propre système intrarénal et exprime tous les composants du RAS. L’Agt est fortement exprimé dans les cellules du tubule proximal rénal (RPTC) et y est converti en angiotensine II (AngII), le peptide biologiquement actif du RAS. Les patients diabétiques présentent de hauts niveaux d’AngII et une augmentation de l’expression des gènes du RAS, suggérant que l’activation du RAS intrarénal joue un rôle important dans la progression de la DN. Les mécanismes qui contrôlent la régulation du niveau rénal d’Agt par l’hyperglycémie et l’insuline demeurent mal compris. Le but global de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’expression du gène Agt chez la souris Akita (un modèle murin de diabète de type 1). Dans cette optique, la première partie de la thèse se concentre sur deux facteurs de transcription de la famille des ribonucléoprotéines nucléaires hétérogènes (hnRNP). Chan et collaborateurs ont déjà identifié 2 protéines nucléaires hnRNP F et hnRNP K, de 48kD et 70kD respectivement. HnRNP F et hnRNP K forment un hétérodimère et se lient à l’élément de réponse à l’insuline (IRE) présent dans le promoteur du gène Agt du rat et inhibent la transcription du gène Agt in vitro. Afin de déterminer si hnRNP F / K sont responsables de l’inhibition de l’expression rénale de Agt par l’insuline in vivo, nous avons étudié des souris Akita males traités ou non avec des implants d’insuline pour une période de 4 semaines. Des souris non-Akita males ont été employées comme contrôles. Les souris Akita développent de l’hypertension et de l’hypertrophie rénale. Le traitement à l’insuline rétablit les niveaux de glucose plasmatiques et la pression systolique (SBP), et atténue l’hypertrophie rénale, l’albuminurie (ratio albumine/créatinine urinaire, ACR) et les niveaux urinaires d’Agt et AngII chez les souris Akita. De plus, le traitement à l’insuline inhibe l’expression rénale du gène Agt, tout en augmentant l’expression des gènes hnRNP F, hnRNP K et ACE2 (enzyme de conversion de l’angiotensine-2). Dans des RPTC in vitro, l’insuline inhibe Agt, mais stimule l’expression de hnRNP F et hnRNP K en présence de hautes concentrations de glucose, et ce via la voie de signalisation MAPK p44/42 (protéine kinase activée par un mitogène). La transfection avec des petits ARN interférents (siRNA) contre hnRNP F et hnRNP K prévient l’inhibition de l’expression d’Agt par l’insuline dans les RPTC. Cette étude démontre bien que l’insuline prévient l’hypertension et atténue les dommages rénaux observés chez les souris Akita diabétiques, en partie grâce à la suppression de la transcription rénale de Agt, via une augmentation de l’expression de hnRNP F et hnRNP K. La seconde partie de cette thèse change de focus et se tourne vers le facteur Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2). Nrf2 est un facteur de transcription qui contrôle les gènes de la réponse antioxydante cellulaire en réponse au stress oxydant ou aux électrophiles. Le but de cette étude est d’examiner l’impact de la surexpression de la catalase (Cat) dans les RPTC sur l’expression du gène Agt via Nrf2 et sur le développement de l’hypertension et des dommages rénaux résultants chez les souris diabétiques Akita transgéniques (Tg). Nos études ont démontré que la surexpression de Cat dans les souris Akita Cat-Tg normalise la SBP, atténue les dommages rénaux et inhibe l’expression des gènes Nrf2 et Agt dans les RPTC. In vitro, le glucose élevé (HG) et l’oltipraz (un activateur de Nrf2) stimulent l’expression de Nrf2 et Agt, et cet effet peut être bloqué par la trigonelline (inhibiteur de Nrf2), des siRNA contre Nrf2, des antioxydants ou des inhibiteurs pharmacologiques NF-κB et MAPK p38. La suppression de sites de réponse à Nrf2 présents dans le promoteur du gène Agt du rat abolit la stimulation par l’oltipraz. Finalement, des souris males adultes non-transgéniques traitées avec l’oltipraz montrent une augmentation de l’expression de Nrf2 et Agt dans leurs RPTC et cette augmentation peut être normalisée par la trigonelline. Ces données permettent d’identifier un nouveau mécanisme d’action de Nrf2, par la stimulation du gène Agt intrarénal et l’activation du RAS, qui induisent l’hypertension et les dommages rénaux par le glucose élevé et les espèces réactives de l’oxygène chez les souris diabétiques. Nos conclusions permettent de démontrer que l’insuline induit l’expression de hnRNP F et hnRNP K, qui jouent ensuite un rôle protecteur en prévenant l’hypertension. La surexpression de la catalase dans les RPTC vient quant à elle atténuer l’activation de Nrf2 et ainsi réduit la SBP chez les souris Akita. / Diabetes mellitus is a chronic metabolic disorder characterized by high plasma glucose caused by an impairment of insulin production, insulin action or both. Accumulating evidence has shown that chronic hyperglycemia can lead to dysfunction and failure of multiple organs including the heart, vascular system, eyes, and kidneys resulting in myocardial infarction, stroke, and retinal and renal complications, respectively. Diabetic nephropathy (DN) is the leading cause of end-stage renal disease affecting approximately 25–40% of diabetic patients. DN is invariably associated with an increased risk of stroke and cardiovascular dysfunction. Angiotensinogen (Agt) is the sole precursor for all types of angiotensins. In addition to systemic renin-angiotensin system (RAS), all the components of the intrarenal RAS are expressed in the kidney. Agt is highly expressed in the renal proximal tubular cells (RPTCs) and converted into biologically active angiotensin II (Ang II). In Diabetics, intrarenal Ang II level and RAS gene expression are upregulated, suggesting that intrarenal RAS activation plays an important role in the progression of DN. The mechanism (s) underlying the regulation of renal Agt by hyperglycemia and insulin are not completely understood. The overall aim of this thesis is to understand the molecular mechanism(s) that regulate renal Agt gene expression in an Akita mouse (a mouse model of type 1 diabetes). For this purpose, the first part of this thesis focuses on two transcription factors from the heterogenous nuclear ribonucleoprotein (hnRNPs) family. Previously, Chan’s group identified two nuclear proteins hnRNP F and hnRNP K of 48kD and 70kD, respectively. hnRNP F and hnRNP K form a heterodimer and bind to the insulin-responsive element (IRE) in the rat Agt gene promoter inhibiting Agt gene transcription in vitro. To determine whether hnRNP F / K mediate insulin inhibition of renal Agt expression in vivo, we used adult male Akita mice treated ± insulin implants for 4 weeks. Non-Akita mice served as controls. The Akita mice developed hypertension and exhibited renal hypertrophy. Insulin treatment normalized plasma glucose levels and systolic blood pressure (SBP), attenuated renal hypertrophy, decreased urinary albumin/creatinine ratio (ACR) and urinary Agt and Ang II levels in Akita mice. Furthermore, insulin treatment inhibited renal Agt expression but enhanced hnRNP F, hnRNP K and angiotensinconverting enzyme-2 (ACE2) expression. In vitro, insulin inhibited Agt but stimulated hnRNP F and hnRNP K expression in high-glucose media via p44/42 mitogen-activated protein kinase signaling in RPTCs. Transfection with hnRNP F and hnRNP K small interfering RNAs (siRNA) prevented the insulin inhibition of Agt expression in RPTCs. This study demonstrates that insulin prevents hypertension and attenuates kidney injury, at least in part, through suppressing renal Agt transcription via upregulation of hnRNP F and hnRNP K expression in diabetic Akita mice. In the second part of the thesis we focused on the nuclear factor erythroid 2-related factor 2 (Nrf2). Nrf2 is a transcription factor that regulates cellular antioxidant gene defense against oxidative stress or electrophiles. The purpose of this study is to investigate the impact of the overexpressing catalase (Cat) in RPTCs on Agt gene expression via Nrf2and the resulting effects on the development of hypertension and renal injury in diabetic Akita transgenic (Tg) mice. Our studies demonstrate that Cat overexpression normalizes SBP, attenuates renal injury, and inhibits RPTC Nrf2 and Agt gene expression in the Akita Cat- Tg compared to Akita mice. In vitro, high glucose (HG) and Oltipraz stimulated Nrf2 and Agt gene expression; these changes were blocked by Trigonelline (an inhibitor of Nrf2), siRNA against Nrf2, antioxidants, or pharmacological inhibitors of NF-kB and p38 mitogen-activated protein kinase. Moreover, deletion of Nrf2-responsive elements in the rat Agt gene promoter abolishes the stimulatory effect of Oltipraz. Finally,non transgenic adult male mice treated with the Nrf2 activator Oltipraz, upregulated Nrf2 and Agt expression in mouse RPTs, an effect that was normalized by Trigonelline. These data identify a novel mechanism via which Nrf2 mediates the stimulation of intrarenal Agt gene expression and activates the RAS through whichHG/reactive oxygen species (ROS) induce hypertension and renal injury in diabetic mice. Our findings demonstrate that the insulin induced hnRNP F and hnRNP K gene expression play a protective role in the preventing hypertension. Catalase overexpression, in RPT's, attenuates Nrf2 activation and lowers the SBP in Akita mice.

L’insuline est une hormone essentielle qui induit des réponses complexes dans l’organisme pour maintenir l’homéostasie du glucose et des lipides. La résistance à son action est un phénomène pathologique observé dans un large éventail de situations, allant de l’obésité et du syndrome métabolique à la stéatose hépatique et au diabète de type 2, qui aboutissent au développement de l’athérosclérose et de la mortalité. Des avancées remarquables ont été réalisées dans notre compréhension des mécanismes moléculaires responsables du développement de la résistance à l’action de l’insuline. En particulier, l’induction d’un stress cellulaire par des taux élevés d’acides gras libres (AGL) et des cytokines, via l’activation des protéines Ser/Thr kinases, qui augmente la phosphorylation sur des résidus sérine, des molécules critiques impliquées dans la signalisation insulinique (p. ex. IR, IRS et p85) et conduit à la diminution de la réponse cellulaire à l’insuline. Cependant, la plupart des chercheurs ont limité leur travail dans l’investigation du rôle des protéines kinases susceptibles de modifier la réponse cellulaire à l’insuline. Donc, peu de données sont disponibles sur le rôle des Protéines Ser/Thr phosphatases (PS/TPs), même si il est bien établi que la phosphorylation de ces protéines est étroitement régulée par un équilibre entre les activités antagonistes des Ser/Thr kinases et des PS/TPs. Parmi les PS/TPS, PPM1A (également connu sous le nom PP2Cα) est une phosphatase particulièrement intéressante puisqu’il a été suggéré qu’elle pourrait jouer un rôle dans la régulation du métabolisme lipidique et du stress cellulaire. Ainsi, en se basant sur des résultats préliminaires de notre laboratoire et des données de la littérature, nous avons émis l’hypothèse selon laquelle PPM1A pourrait améliorer la sensibilité à l’insuline en diminuant l’activité des protéines kinases qui seraient activées par le stress cellulaire induit par l’augmentation des AGL. Ces effets pourraient finalement améliorer le métabolisme glucidique et lipidique dans l’hépatocyte. Ainsi, pour révéler le rôle physiologique de PPM1A à l’échelle d’un animal entier, nous avons généré un modèle animal qui la surexprime spécifiquement dans le foie. Nous décrivons ici notre travail afin de générer ce modèle animal ainsi que les premières analyses pour caractériser le phénotype de celui-ci. Tout d’abord, nous avons remarqué que la surexpression de PPM1A chez les souris C57BL/6J n’a pas d’effets sur le gain de poids sur une longue période. Deuxièmement, nous avons observé que PPM1A a peu d’effets sur l’homéostasie du glucose. Par contre, nous avons montré que sa surexpression a des effets significatifs sur l’homéostasie du glycogène et des triglycérides. En effet, nous avons observé que le foie des souris transgéniques contient moins de glycogène et de triglycérides que le foie de celles de type sauvage. De plus, nos résultats suggèrent que les effets de la surexpression de PPM1A pourraient refléter son impact sur la synthèse et la sécrétion des lipides hépatiques puisque nous avons observé que sa surexpression conduit à l’augmentation la triglycéridémie chez les souris transgéniques. En conclusion, nos résultats prouvent l’importance de PPM1A comme modulateur de l’homéostasie hépatique du glucose et des lipides. Des analyses supplémentaires restent cependant nécessaires pour confirmer ceux-ci et éclaircir l’impact moléculaire de PPM1A et surtout pour identifier ses substrats. / Insulin is a key hormone that elicits complex responses in the body to maintain glucose and lipid homeostasis. Impaired sensitivity to insulin is present throughout a spectrum of inter-related disorders ranging from obesity and metabolic syndrome to hepatic steatosis and type 2 diabetes, which promotes atherogenesis and mortality. Remarkable strides have been achieved in the molecular mechanisms responsible for the development of insulin resistance that has been associated with a chronic inflammatory state and an activation of cellular stress responses. In particular, the activation of cellular stress by elevated levels of free fatty acids (FFA) and cytokines, via upstream protein Ser/Thr kinases, increase the serine phosphorylation of critical molecules involved in insulin signaling pathway (e.g. IR, IRS and p85) and leads to decreased insulin response. However, most of the investigators have limited their works to stress-activated kinases capable of altering the cellular insulin responsiveness. Conversely, limited data are available on upstream Protein Ser/Thr phosphatases (PS/TPs), even if it is well established that the activity of stress-activated kinases is tightly regulated by a delicate balance between the opposing activities of both Ser/Thr kinases and PS/TPs. Among the PS/TPs associated with insulin resistance conditions, PPM1A (also known as PP2Cα) is of particular interest in the regulation of lipid metabolism and cellular stress. Based on our recent findings and preliminary data, we postulate that PPM1A plays a significant role in insulin resistance via dephosphorylation and lessening of FFA-activated stress kinases, mainly in the liver, an important organ in glucose and lipid metabolism. More specifically, we hypothesize that increasing PPM1A activity might improve the insulin responsiveness by down regulating the activity of stress-activated kinases and by improving lipid metabolism in the hepatocyte. Thus, to reveal the physiological role of PPM1A in whole animal, we generated an animal model that overexpresses PPM1A specifically in the liver. In the present research report, we describe our work to generate this animal model as well as the initial analyses to characterize the phenotype of these mice. Accordingly, we first noticed that overexpression of PPM1A in C57BL/6J mice has no effects on weight gain over a long period. Secondly, we observed that PPM1A has subtle effects on glucose homeostasis. However and more importantly, we showed that overexpression of PPM1A has a significant effect on both glycogen and triglycerides homeostasis. Indeed, we observed that the liver of PPM1A transgenic mice had less glycogen and triglycerides than their littermates’ wild type mice. Our results suggest that these effects might reflect the impact of PPM1A on lipids synthesis and secretion since we observed that overexpression of PPM1A leads to increase the triglyceridemia in the transgenic mice. En conclusion, our results pinpoint PPM1A as an important modulator of hepatic glucose and lipid metabolism. However, further analyses are needed to confirm these results, to decipher the molecular impact of PPM1A and particularity to identify its substrates.

Thèse réalisée dans le cadre d'une cotutelle entre l'Université de Montréal et l'Université d'Auvergne en France / Introduction De nombreuses études indiquent que la prématurité, qui représente 8 % des naissances, est associée à des indices précoces de dysfonction vasculaire, d’élévation de la pression sanguine et de survenue de diabète de type 2. Les enfants nés prématurément sont plus sujets aux blessures oxydatives de par l’immaturité de leurs défenses antioxydantes et de leur exposition à des situations pro-oxydantes (exposition à l’air ambiant, à un supplément d’oxygène, ou à une exposition aux infections). Cependant, les conséquences à long terme des blessures oxydatives induites par une exposition à l’oxygène en période périnatale restent méconnues. Le but de ce doctorat a été de mettre en évidence certains mécanismes pouvant relier les dommages de la prématurité induits par l’oxygène, et le risque à long terme de développer des maladies cardiovasculaires et métaboliques dans le concept global d’une programmation développementale de l’hypertension et des pathologies reliées au syndrome métabolique. Matériels et méthodes Des ratons Sprague-Dawley (SD) ont été exposés à 80 % O2 (O2) vs air ambiant (AA) du 3ème au 10ème jour de vie. Concernant les paramètres cardiovasculaires, nous avons mesuré au cours de la croissance, la pression sanguine à la queue (de la 4ème semaine à la 15ème semaine) et à l’âge adulte : la réactivité vasculaire à l’angiotensine II (AngII) et au carbachol (ex vivo, carotides) avec ou sans le tempol; la production d’oxyde nitrique (NO) en présence ou non L-arginine et de L-sépiaptérine (aorte, immunohistochimie) ainsi que l’expression de la nitric oxyde synthase endothéliale (eNOS) (aorte, immunohistochimie et western blot); le stress oxydant vasculaire (aorte, chemiluminescence) par la mesure de la production d’anions superoxide en présence ou non des inhibiteurs de la nicotinamide-adenine-dinucleotide-phosphate (NADPH oxydase) et de la nitric oxyde synthase endotheliale (eNOS), l’apocynine, et N-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) respectivement, ainsi que le stress oxydant circulant par la mesure des niveaux plasmatiques de malondialdéhyde (MDA, HPLC); la densité microvasculaire a été évaluée au niveau du muscle tibial antérieur, immunohistochimie); la vitesse d’onde pulsée (VOP) (entre la valve aortique et juste avant la bifurcation ilio-fémorale) a été mesurée par ultrason; le nombre de néphrons a été compté par digestion acide. L’ontogenèse de la plupart de ces mécanismes a été regardée à l’âge de 4 semaines. Concernant les paramètres métaboliques, le poids a été mesuré au cours de la croissance. À l’âge adulte, la composition corporelle et la tolérance au glucose ont été évaluées. Résultats À l’âge de 4 semaines, aucune différence n’a été observée dans la pression sanguine, la réactivité vasculaire et le stress oxydant, mais chez les rats O2 vs AA, la densité microvasculaire est moindre, et des changements histologiques suggèrent la présence d’une rigidité artérielle augmentée. À l’âge adulte chez les rats O2 vs AA (n = 6-8 /groupe) : i) les pressions sanguines systoliques et diastoliques sont augmentées; ii) la réactivité vasculaire à l’AngII est augmentée et celle au carbachol est diminuée, le tempol prévient ces dysfonctions; iii) la production de NO est plus faible au niveau basal et après stimulation par le carbachol, mais est restaurée après la pré-incubation avec L-arginine et L-sépiaptérine; iv) l’expression d’eNOS est diminuée par immunohistochimie et augmentée par western blot; v) les niveaux d’anions superoxide, au niveau basal et en réponse à l’AngII, sont augmentés et sont induits par la NADPH oxydase et le non-couplage d’eNOS; vi) les niveaux plasmatiques de MDA sont augmentés; vii) La densité microvasculaire est moindre; viii) la VOP est augmentée; ix) le nombre de néphrons par rein est réduit; x) le poids est plus faible au cours de la croissance et un catch up est observé à l’âge adulte; la composition corporelle n’est pas différente entre les groupes; xi) la tolérance au glucose est diminuée. Conclusion Ces résultats supportent l’hypothèse d’une programmation développementale des maladies cardiovasculaires et métaboliques à l’âge adulte à la suite d’un stress hyperoxique néonatal. / Introduction Many studies showed that prematurity, which represents 8 % of birth, is associated with early indices of vascular dysfunction, increased blood pressure and Type 2 diabetes. Prematurity babies are more susceptible to oxidative injury, consequence of the immaturity of their antioxidant defences, and exposure to pro-oxidant situations (oxygen supplementation, infection). However, the long-term consequences of oxidative injury induced by oxygen exposure in the neonatal period are unknown. The aim of these PhD studies was to unravel some mechanisms that might underlie the damage induced by oxygen and the long-term risk of developing vascular and metabolic diseases in the overall concept of developmental programming of hypertension and metabolic syndrome-related diseases. Materials and methods Sprague-Dawley pups were kept with their mother in 80 % O2 (O2) or room air (RA) from day 3 to 10 of life. Cardiovascular parameters, tail blood pressure was measured between 4 and 15 weeks of life. In adulthood : vascular reactivity (ex vivo carotid rings) to angiotensine II (AngII) and carbachol with and without tempol was studied; studies of nitric oxide (NO) production with and without L-arginine and L-sépiaptérine (aorta, immunohistochemistry) and endothelial nitric oxide synthase expression (eNOS; aorta, immunohistochemistry, western blot) were performed; vascular oxidative stress (aorta, using chemiluminescence) by measuring superoxide anion production with and without inhibitors of nicotinamide-adenine-dinucleotide-phosphate (NADPH oxydase) and nitric oxyde synthase endotheliale (eNOS), apocynin and N-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) respectively, and circulating oxidative stress by measuring the plasma levels of malondialdéhyde (MDA, HPLC) were evaluated; microvascular density was assessed on tibialis anterior muscle sections; pulse wave velocity (PWV) was measured by ultrasound, between aortic valve and ilio-femoral bifurcation; nephrons were counted after hydrochloric acid digestion. The main observations were also evaluated at 4 weeks of age. Metabolic parameters: body weight has been measured during the growth. In adulthood, body composition, glucose tolerance were evaluated. Results A 4 weeks of age, no difference was observed regarding blood pressure, vascular reactivity, and oxidative stress indices, but in rats O2 vs. RA (n = 6-8 /group), microvascular rarefaction and histological changes suggesting enhanced vascular stiffness were present. To adulthood, rats O2 vs. RA (n = 6-8/group) : i) systolic and diastolic blood pressures are increased; ii) vascular reactivity to Ang II is increased and to carbachol is decreased, these dysfunction were totally abolished by co-incubation of the vessel rings with tempol; iii) NO-production is decreased in basal condition and after carbachol stimulation, but is restored after pre-incubation of aorta sections with L- arginine and L-sépiaptérine; iv) eNOS expression is decreased by immunohistochemistry but increased by western blot; v) vascular superoxide anion levels are increased in basal condition, after AngII stimulation and this is mediated by NADPH oxydase and eNOS uncoupling; vi) the plasma levels of MDA are increased; vii) microvascular density is decreased; viii) PWV is increased; ix) nephron count per kidney is decreased; x) body weight is less during growth, but a catch up is observed in adulthood, body composition is similar; xi) the glucose tolerance is decreased in adults. Conclusion These results support the hypothesis of developmental programming of vascular and metabolic diseases in adulthood, after exposure to hyperoxic stress in the neonatal period.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.