Les microARNs sont reconnus comme des régulateurs essentiels de l'expression des protéines. Des anomalies dans leur fonction sont associées au développement de nombreuses pathologies.tiel des microARNs en tant que biomarqueurs ou cibles thérapeutiques dans une grande variété de pathologies. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié :1) L'association des microARNs urinaires avec l'évolution de la maladie rénale chronique (MRC) chez l'adulte. La prévalence de la MRC est actuellement estimée à 5-10% de la population et est en constante augmentation. La détection précoce et l'identification de patients ayant une MRC progressant rapidement vers l'insuffisance rénale sont la clé pour une meilleure prise en charge de ces patients. Actuellement les outils non-invasifs comme l'albuminurie ou l'estimation du débit de filtration glomérulaire manquent de précision. Dans notre travail, nous avons tenté d'identifier les modifications urinaires des microRNAs afin d'identifier de nouveaux biomarqueurs non-invasifs associés à la progression de la MRC. Nous avons analysé les modifications des microARNs urinaires par séquençage à haut débit dans des échantillons d'urine de 70 patients atteints de MRC et corrélé leurs profils d'expression à la progression de la maladie. Cela a amené à l'identification de 25 microARNs urinaires (pvalue ajustée <0.05) potentiellement associés à la progression de la MRC. Parmi ceux-là, quatre microARNs (hsa-miR-34c-5p, hsa-miR-410-3p, hsa-miR-301b-3p, and hsa-miR-145-5p) ont été sélectionnés pour être validés dans une cohorte indépendante de 52 patients atteints de MRC. L'augmentation de l'abondance urinaire de hsa-miR-145-5p a été confirmée comme étant associée à la progression de la MRC. Des analyses in vitro de l'effet de l'inhibition de hsa-miR-145-5p dans les cellules rénales ont mis en évidence que ce microARN semblait être impliqué dans le processus de nécrose. En conclusion, cette étude nous a permis d'identifier hsa-miR-145-5p comme Ainsi, de nombreuses études s'intéressent au potenmarqueur potentiel de la progression de la MRC. 2) La présence de microARNs urinaires associés à la néphropathie obstructive, une maladie fréquemment rencontrée chez les enfants qui peut conduire, dans les cas graves, à l'insuffisance rénale précoce. Dans cette étude, nous avons utilisé la biologie des systèmes et avons combiné des données microARN et ARNm de néphropathie obstructive humaine et animale pour obtenir des informations sur les mécanismes possibles impliqués dans cette maladie. En particulier, nous avons étudié simultanément le miRNome urinaire de nourrissons présentant une obstruction de la jonction pyélo-urétérale et le miRNome et le transcriptome tissulaire rénal chez la souris dans le modèle animal d'obstruction urétérale unilatéral (OUU) partiel et néonatal. Plusieurs centaines de microARNs et d'ARNms étant modifiés, la combinaison des microARNs des deux espèces avec les ARNms cibles associés a permis de sélectionner les 5 microARNs et 35 ARNms les plus fortement associés à la néphropathie obstructive. Une validation in vitro et in vivo a mis en avant que let-7a-5p et miR-29-3p ainsi que deux nouvelles cibles potentielles, l'E3 ubiquitin-protein ligase (DTX4) et neuron navigator 1 (NAV1) étaient dérégulées au cours de cette pathologie. Cette étude est la première à corréler le modèle animal d'OUU partiel et néonatal avec l'obstruction pyélo-urétérale chez l'Homme dans une analyse intégrée de biologie des systèmes. Nos résultats ont révélé let-7a et miR-29b en tant que molécules potentiellement impliquées dans le développement de la fibrose dans la néphropathie obstructive via le contrôle de DTX4 chez l'homme et la souris, ce qui n'aurait pas été identifiable autrement. / MicroRNAs are now recognized as key players in the regulation of proteins and any abnormality in their function is a cause for pathway instability, leading to pathological conditions. Numerous reports from a variety of pathologies provide new data about microRNAs function, their targets and their potential as biomarkers and possible ways to control microRNAs' expression for potential therapeutic purpose. A number of reports also connect microRNAs with pathological conditions in the kidney and point to the use of microRNAs as biomarkers for diagnosis and prognosis of kidney disease in blood, serum, tissue and urine samples. In this thesis, we researched:1) A possible role of the microRNAs in the progression of adult chronic kidney disease (CKD), a disease representing a global burden with the tendency to rise worldwide. Progression of CKD is still very hard to detect non-invasively with the currently used clinical tools (eGFR and albuminuria). In our work we studied alterations of the level of the microRNAs in human urine samples of patients with fast or slow progression of CKD, in order to identify new potential biomarkers for non-invasive progression of CKD. Using Next Generation Sequencing, we analyzed urinary microRNA modifications in urine samples of 70 patients with established CKD and correlated their expression profiles to disease progression. This lead to the identification of 25 urinary microRNAs significantly associated to CKD progression (adjusted pvalue<0.05). Among those, four microRNAs (hsa-miR-34c-5p, hsa-miR-410-3p, hsa-miR-301b-3p, and hsa-miR-145-5p) were selected for validation in an independent cohort of 52 patients with CKD. Increased urinary abundance of hsa-miR-145-5p was confirmed to be associated to progression of CKD. In vitro exploration of the effects of hsa-miR-145-5p inhibition in human kidney cells showed that the microRNA seemed to be involved in necrotic processes. In conclusion we have identified hsa-miR-145-5p as potential urinary microRNA marker of CKD progression. 2) The identification of microRNAs associated to obstructive nephropathy, a frequently encountered disease in children that can lead, in severe cases, to end stage renal disease (ESRD). In this study we used a comprehensive system biology analysis in which we combined micro- and mRNA data from human and animal obstructive nephropathy to obtain information on possible mechanisms involved in this disease. In particular, we have studied in parallel the urinary miRNome of infants with ureteropelvic junction (UPJ) obstruction and the kidney tissue miRNome and transcriptome of the corresponding neonatal partial unilateral ureteral obstruction (UUO) mouse model. Several hundreds of microRNAs and mRNAs displayed changed abundance during disease. Combination of microRNAs in both species and associated mRNAs let to the prioritization of 5 microRNAs and 35 mRNAs associated to disease. In vitro and in vivo validation identified consistent dysregulation of let-7a-5p and miR-29-3p and new potential targets, E3 ubiquitin-protein ligase (DTX4) and neuron navigator 1 (NAV1). Our study is the first to correlate a mouse model of neonatal partial UUO with human UPJ obstruction in a comprehensive systems biology analysis. Our data revealed let-7a and miR-29b as molecules potentially involved in the development of fibrosis in UPJ obstruction via the control of DTX4 in both man and mice that would not be identified otherwise.

Submitted by Cláudia Bueno (claudiamoura18@gmail.com) on 2015-11-12T18:06:58Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Iane de Oliveira Pires Porto - 2014.pdf: 1352493 bytes, checksum: 3e4c1213c96035cbae32d6eeccdd14e5 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-11-13T10:33:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Iane de Oliveira Pires Porto - 2014.pdf: 1352493 bytes, checksum: 3e4c1213c96035cbae32d6eeccdd14e5 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-13T10:33:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Iane de Oliveira Pires Porto - 2014.pdf: 1352493 bytes, checksum: 3e4c1213c96035cbae32d6eeccdd14e5 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-02-19 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs involved in post-transcriptional expression regulation by inducing mRNA degradation or translation inhibition. Some miRNAs are known to regulate HLA-G expression, an important immunemodulatory molecule that inhibits both Natural Killer and cytotoxic T cells through interaction with inhibitory receptors. The HLA-G is associated with maternal-fetal tolerance, tissue acceptance in transplants and the progression of tumors. The mechanisms underlying HLA-G expression control are not completely understood, however, its 3’untranslated region (3’UTR) is reported to play an important role on gene regulation influencing mRNA stability and interacting with miRNAs such as miR-148a-3p. In this study, we performed a systematic analysis of all miRNAs that are good candidates to act as HLA-G regulators. In order to determine the miRNAs with the highest potential to influence HLA-G expression, we compared the outputs of three distinct algorithms - miRanda, RNAhybrid and Pita. For this purpose, a method of miRNA inference was developed using Perl scripts to compare and filter results and a scoring system was created in order to evaluate both the binding stability of the miRNA/mRNA interaction and the miRNA specificity to its target sequence. Then, a panel of miRNAs with great potential of controlling HLA-G expression was generated. / MicroRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não codificantes envolvidos na regulação gênica pós-transcricional por meio da degradação da molécula de RNA mensageiro ou da inibição da tradução. Alguns miRNAs foram relatados como sendo responsáveis pela regulação da expressão do gene HLA-G, um importante imunomodulador que inibe a ação de células Natural Killer e células T citotóxicas ao interagir com receptores inibitórios. Este gene está associado à tolerância maternofetal, aceitação de tecidos após transplantes e progressão de tumores. Os mecanismos subjacentes à regulação da expressão de HLA-G não foram completamente elucidados, mas sabe-se que sua região 3’ não traduzida (3’NT) possui um papel importante na regulação gênica tanto por manter a estabilidade da molécula de mRNA quanto por interagir com miRNAs como miR-148a-3p. Neste estudo, foram inferidos miRNAs que são bons candidatos para atuarem como reguladores do gene HLA-G. Para determinar os miRNAs com o maior potencial de operarem no controle pós-transcricional dos níveis de HLA-G, comparamos os resultados de três algoritmos distintos – miRanda, RNAhybrid e Pita. Para tanto, foi desenvolvida uma estratégia de inferência de miRNAs que utiliza scripts em Perl para comparação e filtragem dos dados e um sistema de pontuação que permite avaliar tanto a estabilidade da interação miRNA/mRNA quanto a especificidade do miRNA à sua sequência alvo. Assim, um painel confiável de miRNAs com grande possibilidade de influenciar a expressão de HLA-G foi gerado considerando as regiões polimórficas e não polimórficas da região 3’NT do gene HLA-G individualmente.

Introdução: Com o crescente aumento de hipersensibilidades alimentares e doenças do trato gastrintestinal, o mercado de lácteos vem ampliando a variedade de produtos com diferentes matrizes alimentares. A expansão da criação bubalina no país incentivou o desenvolvimento de produtos derivados do leite bubalino, os quais contém propriedades nutricionais e físico-químicas diferentes da matriz bovina, ganhando maior participação no atual mercado consumidor. As bactérias probióticas são capazes de modular a resposta imune inata e adaptativa de acordo com a cepa, matriz e tecnologia empregada no desenvolvimento do produto. Assim como a modulação imune também pode ser alterada de maneira epigenética por interferência da matriz alimentar empregada. Método: Sendo os microRNAs de leite e leite bubalino homólogos aos do leite humano, foram preparados leites fermentados em matriz bovina e bubalina usando a cepa Bifidobacterium animalis subsp. lactis HN019 com o intuito de identificar a diferença entre o perfil físco-químico, viabilidade da cepa probiótica utilizada, e presença de microRNAs imunomoduladores homólogos com o intuito de verificar se as modificações sofridas nas matrizes bovina e bubalina durante o processo de fermentação por bactérias probióticas teria interferência na presença de miRNAs imunomoduladores e na resposta imune de mucosa. Conclusão: Os resultados obtidos mostraram maior teor de proteínas, sólidos totais e gordura na matriz bubalina em relação a matriz bovina. Enquanto na matriz bubalina fermentada apresentou maior teor de ácidos graxos comparado a matriz bovina fermentada, o perfil de acidificação e pós acidificação foi semelhante em ambas as matrizes. O processo de fermentação em matrizes lácteas distintas, proporcionou modificação do perfil celular imunológico na mucosa intestinal, porém levou a destruição dos miRNAs do processamento térmico, identificando que esta modificação da resposta imune independe dos microRNAs homólogos estudados. / Introduction: With the increasing increase of food hypersensitivity and diseases of the gastrointestinal tract, the dairy market has been increasing the variety of products with different food matrices. The expansion of buffalo breeding in the country encouraged the development of products derived from buffalo milk, which contain different nutritional and physicochemical properties of the bovine matrix, gaining greater participation in the current consumer market. Probiotic bacteria are able to modulate the innate and adaptive immune response according to the strain, matrix and technology employed in product development. Just as immune modulation can also be altered epigenetically by interference of the food matrix employed. Method: Since the microRNAs of milk and buffalo milk were homologous to those of human milk, fermented milks were prepared in bovine matrix and buffalo using the strain Bifidobacterium animalis subsp. Lactis HN019 in order to identify the difference between the physico-chemical profile, viability of the probiotic strain used, and the presence of homologous immunomodulatory microRNAs in order to verify if the modifications suffered in the bovine and buffalo matrices during the fermentation process by probiotic bacteria would interfere with the presence of immunomodulatory miRNAs and the mucosal immune response. Conclusion: The results showed higher protein content, total solids and fat in the buffalo matrix in relation to the bovine matrix. While in the fermented buffalo matrix presented higher content of fatty acids compared to fermented bovine matrix, the profile of acidification and post acidification was similar in both matrices. The fermentation process in distinct milk matrices provided a modification of the immunological cell profile in the intestinal mucosa but led to the destruction of the miRNAs of the thermal processing, identifying that this modification of the immune response is independent of the homologous microRNAs studied.

As doenças cardiovasculares e o diabete melito fazem parte das DCNT prioritárias da OMS, devido às altas taxas de morbimortalidade e incapacidade que geram a cada ano. Estima-se que no mundo existam 387 milhões de diabéticos e outros 316 milhões de pessoas com características de risco, como pré-diabete. Cerca de 60% dos pacientes com DM2 desenvolvem doença cardiovascular, a qual inicia de forma concomitante aos distúrbios do metabolismo da glicose, podendo existir mecanismos fisiopatológicos comuns entre as doenças. Metade dos eventos coronarianos, inclusive a morte súbita, ocorrem em indivíduos assintomáticos, evidenciando a necessidade de novos marcadores precoces, já que em muitos deles a morte é a primeira manifestação. Recentemente, tem sido sugerido que os miRNAs envolvidos na regulação da expressão gênica podem ser caracterizados como biomarcadores em diversas doenças. Nosso objetivo é identificar alterações no perfil de miRNAs circulantes em indivíduos euglicêmicos e pré-diabéticos com e sem aterosclerose subclínica, utilizando a tecnologia de qPCR Arrays, com a finalidade de identificar candidatos a biomarcadores moleculares dessa condição. Encontrou-se que a aterosclerose subclínica esteve associada com o envelhecimento, a menopausa, etnia branca, dislipidemia, resistência à insulina, o aumento da adiposidade, leptina e do TNF-&#945;. O aumento do miR98-5p e a diminuição dos miRNAs miR-212-3p, miR-145-5p, miR-93-5p, miR15a-5p, miR-19a-3p, miR32-5p levaram a ativação da via de sinalização da aterosclerose. Os resultados sugerem que a inflamação foi o principal mecanismo associado com o desenvolvimento de aterosclerose subclínica neste estudo. / Cardiovascular Disease and Diabetes Mellitus are relevant NCDs for the WHO. It´s estimated that, worldwide, there are 387 millions of diabetics and 316 millions of people with risk characteristics like prediabetes. About 60% of patients with T2DM develops cardiovascular disease, which starts at the same time as disorders of glucose metabolism, there may be common pathophysiological mechanisms among diseases. Half of coronary events, including sudden death, occurs in asymptomatic individuals. This fact, highlights the need for new early markers of the disease, especially in asymptomatic patients, since in many of them, death is the first manifestation. It has been recently suggested that miRNAs involved in pos-transcriptional regulation of gene expression, could be characterized as biomarkers of diseases. Our goal is to identify changes in the profile of circulating microRNAs in euglycemic and prediabetic patients with or without subclinical atherosclerosis, by quantitative Polymerase Chain Reaction array (qPCR Array) in order to find molecular biomarkers of this condition. We found that subclinical atherosclerosis was associated with aging, menopause, white ethnicity, dyslipidemia, insulin resistance, increased adiposity, leptin and TNF-&#945;. The up-regulation of miR98-5p and the down-regulation miR-212-3p, miR-145-5p, miR-93-5p, miR15a-5p, miR-19a-3p, miR32-5p led to activation of the signaling pathway of atherosclerosis. The results suggest that inflammation was the main mechanism associated with the development of subclinical atherosclerosis in this study.

Odorantes são detectados por centenas de receptores olfatórios (ORs) que pertencem à superfamília dos receptores acoplados à proteína G. Estes receptores são expressos nos neurônios sensoriais olfatórios localizados na cavidade nasal. Cada neurônio sensorial olfatório expressa um único alelo de gene OR de uma grande família de genes OR. Este padrão característico da expressão de genes OR resulta na formação de um mapa olfatório espacial no bulbo olfatório, que é necessário para a discriminação de odorantes pelo sistema olfatório. Os mecanismos envolvidos nesta regulação ainda não são bem conhecidos. O DNA genômico em neurônios olfatórios é coberto com marcas repressivas de metilação de histonas, indicando que a regulação da estrutura da cromatina deve desempenhar um papel importante na regulação da expressão de genes OR. Trabalhos anteriores demonstraram que RNAs não codificadores (ncRNAs) estão envolvidos na deposição de marcas de histonas em determinados genes. No entanto, os ncRNAs expressos no epitélio olfatório ainda não são conhecidos. Neste trabalho, identificamos e catalogamos o repertório completo de ncRNAs anotados, incluindo os miRNAs, expressos no epitélio olfatório de camundongos recémnascidos e adultos. Muitos destes, apesar de já anotados como ncRNAs, ainda não foram descritos na literatura como expressos no MOE. Identificamos ao todo 1161 miRNAs e 295 lincRNAs expressos no epitélio olfatório, e pudemos verificar como os níveis de expressão destes RNAs variam durante o desenvolvimento. A partir deste repertório, selecionamos lincRNAs que são preferencialmente expressos no epitélio olfatório quando comparados a outros tecidos de camundongo. Dez destes lincRNAs foram selecionados para validação utilizando-se RT-PCR. Cinco lincRNAs foram validados e analisados quanto à sua expressão em diferentes tecidos. Nosso trabalho estabelece uma plataforma de dados que permitirá o estudo do papel desempenhado por ncRNAs no epitélio olfatório. Além disto, os nossos resultados mostram que a abordagem utilizada permite a identificação de novos lincRNAs que apresentam expressão restrita ou preferencial no epitélio olfatório, e que, portanto, devem apresentar uma função relevante para o olfato. / Odorants are detected by hundreds of odorant receptors (ORs) which belong to the superfamily of G protein-coupled receptors. These receptors are expressed in the olfactory sensory neurons of the nose. Each olfactory sensory neuron expresses one single OR gene allele from a large family of OR genes. This characteristic pattern of OR gene expression results in the formation of a spatial olfactory map in the olfactory bulb, which is required for odorant discrimination by the olfactory system. The mechanisms involved in this regulation are unknown. OR genomic DNA in olfactory neurons is covered with repressive histone methylation marks, indicating that the chromatin structure should play an important role in the regulation of OR gene expression. Previous studies suggest that noncoding RNAs (ncRNAs) are involved in the deposition of histone marks in certain genes. However, the ncRNAs expressed in the olfactory epithelium are completely unknown. In this work, we used RNA-seq to identify and catalogue the complete repertoire of ncRNAs, including miRNAs, expressed in the olfactory epithelium from newborn and adult mice. In this way, we were able to identify 1161 miRNAs and 295 lincRNAs and analyze how their levels of expression varies during development. Out of these repertoire, we selected lincRNAs that are preferentially expressed in the olfactory epithelium when compared to other mouse tissues. Ten out of these lincRNAs were selected for validation by using RTPCR, and five of them could be validated and further analyzed. Our work establishes a data platform which will enable the study of the role played by ncRNAs in the olfactory epithelium. In addition, our results show that our approach can be successfully used to identify ncRNAs that are restrictedly or preferentially expressed in the olfactory epithelium, and which therefore must be relevant for olfaction.

Os mecanismos pelos quais a produção in vitro de embriões (PIVE) bovinos gera embriões com excessivo acúmulo lipídico, com elevado estresse celular e com reduzida criotolerância ainda são desconhecidos. Também permanece desconhecido quando essas alterações acontecem, se acontecem desde a maturação oocitária e o papel que as células do cumulus possuem neste mecanismo. O objetivo do presente trabalho foi estudar e comparar o metabolismo lipídico e homeostase celular, além dos perfis de miRNAs, durante a maturação oocitária e o desenvolvimento embrionário inicial in vivo e in vitro em bovinos. Para isso, o trabalho foi dividido em 4 estudos. No Estudo 1, intitulado \"A maturação in vitro gera complexos cumulus-oócitos metabolicamente desregulados e estressados em bovinos\" foram analisadas as células do cumulus e oócitos de complexos cumulus-oócitos (COCs) imaturos e maturados in vivo e in vitro. Foram realizadas análises de quantificação de lipídeos, espécies reativas de oxigênio (EROs), glutationa reduzida (GSH), razão ATP/ADP assim como expressão de mRNAs e miRNAs relacionados com as vias de metabolismo e homeostase celular. A partir dos dados obtidos neste estudo, concluímos que a maturação in vitro (MIV) provoca aumento de lipídeos no COC, diminuição de GSH e da atividade mitocondrial nos oócitos, acompanhado por uma desregulação massiva das vias relacionadas a metabolismo e homeostase nas células do cumulus da MIV. No Estudo 2, intitulado \"A proteína ligadora de ácidos graxos 3 (Fatty Acid Binding Protein 3 - FABP3) e as projeções transzonais estão envolvidas no acúmulo lipídico durante a maturação in vitro em oócitos bovinos\" foi constatado aumento do conteúdo lipídico e da expressão da FABP3 nas células do cumulus da MIV, quando comparado ao sistema in vivo. Ainda, imunolocalizamos a FABP3 dentro das projeções transzonais (TZPs) e verificamos um aumento concomitante da FABP3 e dos lipídeos oocitários nas primeiras 9 horas da MIV. Mediante a remoção das TZPs às 9 horas da MIV e consequente diminuição lipídica observada no oócito, concluímos que existe um possível transporte de ácidos graxos a partir das células do cumulus até o oócito mediante FABP3 e TZPs. No Estudo 3, intitulado \"Alterações no metabolismo lipídico e homeostase celular entre embriões bovinos produzidos in vivo e in vitro\", verificamos que, mesmo utilizando um cultivo in vitro com baixa tensão de oxigênio e sem soro, os blastocistos da PIVE possuem maiores níveis de lipídeos e EROs que aqueles produzidos in vivo. Além disso, constatamos que essas alterações nos lipídeos durante a PIVE não estão acompanhadas de alterações de expressão, porém, existe um aumento na expressão de genes relacionados com estresse. No último estudo, \"O sistema in vitro altera o perfil de miRNAs durante a maturação oocitária e desenvolvimento embrionário inicial em bovino\", constatamos as diferenças no perfil de miRNAs e nas vias reguladas por estes nas células do cumulus e oócitos maturados in vivo e in vitro e em blastocistos produzidos in vivo e in vitro. Verificamos uma maior regulação por miRNAs durante a maturação nas células do cumulus comparado ao oócito. Além do mais, tanto no COC quanto nos blastocistos, os miRNAs mostraram regular vias importantes do metabolismo, comunicação celular e vias de sinalização importantes para a maturação e desenvolvimento embrionário inicial. Conjuntamente, este trabalho permitiu elucidar as diferenças que a PIVE provoca no metabolismo e homeostase celular e na expressão de miRNAs. / The mechanism through which in vitro embryo production (IVEP) generates embryos with higher lipid accumulation, overstressed and with reduced cryotolerance is unknown. It is also unknown when these alterations take place, if occurs since the oocyte maturation and the role of cumulus cells in this mechanism are also unknown. The aim of the present work was to study and compare the lipid metabolism and cellular homeostasis, as well as the miRNAs profile during oocyte maturation and early in vivo and in vitro embryo development in bovines. For that, the present work was divided in 4 studies. In Study 1, entitled \"in vitro maturation generates metabolically disrupted and overstressed cumulus-oocyte complexes in bovines\" cumulus cells and oocytes from immature and in vivo and in vitro matured cumulus-cells complexes (COC) were analyzed. Analysis of lipid stores, oxygen reactive species (ROS), reduced glutathione and ATP/ADP ratio quantification, as well as mRNAs and miRNAs involved with metabolism and cellular homeostasis pathways were performed. From the obtained data in this study, we concluded that in vitro maturation (IVM) leads to an increase of lipids in the COC, a decrease of oocyte GSH and mitochondrial activity, as well as a massive deregulation in metabolism and homeostasis related pathways in MIV cumuls cells. In Study 2, \"Fatty Acid Binding Protein 3 and transzonal projections are involved on lipid accumulation during in vitro maturation in bovine oocytes\" we observed an increase of lipid accumulation and FABP3 expression in MIV cumulus cells when compared to the in vivo system. Furthermore, we immunolocalized the FABP3 inside the transzonal projections (TZPs) and verified a concomitant increase of FABP3 and oocyte lipids on the first 9 hours of MIV. By removing the TZPs at 9 hours of MIV and by the consequent lipid decrease observed in the oocyte, we concluded that there is a possible traffic of fatty acids from the cumulus cells to the oocyte mediated by FABP3 and TZPs. In Study 3, entitled \"Alterations in lipid metabolism and cellular homeostasis between in vivo and in vitro produced bovine embryos\", we observed that, even though under serum free and low oxygen tension used during in vitro culture was used, IVP blastocysts had higher lipid and ROS levels than the counterparts produced in vivo. Moreover, we found that these lipid alterations during IVP are not followed by corresponding genes expression alterations, however, there is an increase of the expression of stress related genes. In the last study, \"in vitro system alters miRNAs profile during oocyte maturation and early embryo development in bovines\", we observed differences in miRNAs profiles and in pathways modulated by them in in vivo and in vitro matured cumulus cells and oocytes and in in vivo and in vitro produced blastocysts. We observed an intense miRNAs regulation during maturation in cumulus cells when compared to the oocyte. Furthermore, in both COC and blastocysts, miRNAs regulated important metabolism, cellular communication pathways, as well as important signaling pathways for maturation and early embryo development. Taken together, the findings of the present work allowed us to elucidate the differences caused by IVEP on cell metabolism and homeostasis as well as on miRNAs expression.

A produção in vitro de embriões é uma biotecnologia bastante difundida mundialmente. O Brasil, em 2015, foi responsável por aproximadamente 67% dos embriões bovinos produzidos in vitro no mundo (PERRY, 2014). Embora essa tecnologia seja bastante utilizada, é de grande interesse para o mercado desenvolver estratégias que levem ao maior aproveitamento dos oócitos obtidos e compreender os mecanismos, dentro do ambiente folicular, que determinam a competência oocitária. O microambiente folicular é fundamental para o crescimento e a aquisição da competência oocitária, tornando o oócito apto a desenvolver-se e manter o embrião até a transição materno embrionária. Para tanto, os componentes foliculares - células da granulosa, células do cumulus, oócito e líquido folicular - precisam trabalhar em unidade, visto que possuem uma relação de interdependência. Dentro dos mecanismos de comunicação existentes no ambiente folicular estão as vesículas secretadas por células, chamadas vesículas extracelulares, que foram descritas no líquido folicular, contendo material bioativo como proteínas, lipídios e RNAs, incluindo os microRNAs. Contudo, os componentes do ambiente folicular podem refletir na qualidade do oócito que será produzido e a hipótese geral deste trabalho é de que os miRNAs presentes no ambiente folicular regulam vias de sinalização importantes para o desenvolvimento oocitário e que os miRNAs e ou RNAs mensageiros presentes nas células foliculares podem ser explorados como importantes ferramentas para o diagnóstico da qualidade oocitária. O primeiro estudo determinou perfis transcricionais de miRNAs em células da granulosa, em complexos cumulus-oócito e em vesículas extracelulares derivadas destas células e também do fluido folicular. Além de conhecer a origem e o papel dos miRNAs no ambiente folicular, estes perfis de expressão indicaram a regulação no ambiente folicular da via de sinalização da PI3K-Akt. No segundo estudo, componentes desta via de sinalização foram então determinados em células foliculares associadas a oócitos de alta ou baixa competência ao desenvolvimento. Os resultados demonstram que a ativação da via PI3K-Akt em células foliculares correlaciona-se à maior competência oocitária; de modo oposto, a menor atividade desta via nas células foliculares está relacionada à reduzida competência oocitária. Nos estudos três e quatro, um conjunto de experimentos foram realizados para determinar o perfil de microRNAs e RNAs mensageiros em células do cumulus associadas a oócitos de alta ou baixa competência ao desenvolvimento. Buscou-se esclarecer alguns dos mecanismos responsáveis pela melhor qualidade oocitária e levar a identificação de biomarcadores de qualidade oocitária permitindo o avanço e o desenvolvimento de novas ferramentas para intensificar a produção in vitro de embriões bovinos. Por fim, estes resultados demonstram respostas integradas entre oócitos e células foliculares durante o desenvolvimento folicular e o processo de aquisição de competência oocitária e identificaram marcadores de qualidade oocitária. / In vitro embryo production of is a widespread biotechnology worldwide. In 2015 Brazil was responsible for approximately 67% of bovine embryos produced in vitro in the world (PERRY, 2014). Although widely used, to develop strategies that lead to better use of oocytes and understand the mechanisms (in follicular microenvironment) that determine oocyte competence is of great interest to national market. The follicular microenvironment is fundamental for oocyte growth and acquisition of competence, making the oocyte able to develop and maintain the embryo until the embryonic maternal transition. For this end, the follicular components - granulosa cells, cumulus cells, oocytes and follicular fluid - need to work in unity, since they have arelation of interdependence. Within the mechanisms of communication existing within the follicular environment are vesicles secreted by cells, called extracellular vesicles, which were described in follicular fluid, containing bioactive material such as proteins, lipids and RNAs, including microRNAs. The components of follicular environment may reflect the quality of the oocyte that will be produced and the general hypothesis of this work is that the miRNAs present in the follicular environment regulate signaling pathways important for oocyte development and that the miRNAs and/or messenger RNAs present in the follicular cells can be explored as important tools for the diagnosis of oocyte quality. The first study determined profiles of miRNAs in granulosa cells, cumulus-oocyte complexes and extracellular vesicles derived from these cells and also in follicular fluid. In addition, by knowing the origin and role of miRNAs in the follicular environment, the expression profiles indicated the PI3K-Akt signaling pathway regulation in the follicular environment. In the second study, components of this signaling pathway were then determined in follicular cells associated with oocytes of high or low developmental competence. The results demonstrated that the activation of the PI3K-Akt pathway in follicular cells correlates with increased oocyte competence; conversely, the lower activity of this pathway in follicular cells is related to reduced oocyte competence. In studies three and four, experiments were performed to determine the profile of microRNAs and messenger RNAs in cumulus cells associated with oocytes of high or low developmental competence. Aiming to clarify some of the mechanisms responsible for the best oocyte quality that lead to the identification of oocyte quality biomarkers, allows the advancement and development of new tools to intensify the in vitro production of bovine embryos. Finally, results obtained demonstrate integrated responses between oocytes and follicular cells during follicular development and give new insights to the study of oocyte competence acquisition process and identified oocyte quality markers.

As doenças cardiovasculares e o diabete melito fazem parte das DCNT prioritárias da OMS, devido às altas taxas de morbimortalidade e incapacidade que geram a cada ano. Estima-se que no mundo existam 387 milhões de diabéticos e outros 316 milhões de pessoas com características de risco, como pré-diabete. Cerca de 60% dos pacientes com DM2 desenvolvem doença cardiovascular, a qual inicia de forma concomitante aos distúrbios do metabolismo da glicose, podendo existir mecanismos fisiopatológicos comuns entre as doenças. Metade dos eventos coronarianos, inclusive a morte súbita, ocorrem em indivíduos assintomáticos, evidenciando a necessidade de novos marcadores precoces, já que em muitos deles a morte é a primeira manifestação. Recentemente, tem sido sugerido que os miRNAs envolvidos na regulação da expressão gênica podem ser caracterizados como biomarcadores em diversas doenças. Nosso objetivo é identificar alterações no perfil de miRNAs circulantes em indivíduos euglicêmicos e pré-diabéticos com e sem aterosclerose subclínica, utilizando a tecnologia de qPCR Arrays, com a finalidade de identificar candidatos a biomarcadores moleculares dessa condição. Encontrou-se que a aterosclerose subclínica esteve associada com o envelhecimento, a menopausa, etnia branca, dislipidemia, resistência à insulina, o aumento da adiposidade, leptina e do TNF-&#945;. O aumento do miR98-5p e a diminuição dos miRNAs miR-212-3p, miR-145-5p, miR-93-5p, miR15a-5p, miR-19a-3p, miR32-5p levaram a ativação da via de sinalização da aterosclerose. Os resultados sugerem que a inflamação foi o principal mecanismo associado com o desenvolvimento de aterosclerose subclínica neste estudo. / Cardiovascular Disease and Diabetes Mellitus are relevant NCDs for the WHO. It´s estimated that, worldwide, there are 387 millions of diabetics and 316 millions of people with risk characteristics like prediabetes. About 60% of patients with T2DM develops cardiovascular disease, which starts at the same time as disorders of glucose metabolism, there may be common pathophysiological mechanisms among diseases. Half of coronary events, including sudden death, occurs in asymptomatic individuals. This fact, highlights the need for new early markers of the disease, especially in asymptomatic patients, since in many of them, death is the first manifestation. It has been recently suggested that miRNAs involved in pos-transcriptional regulation of gene expression, could be characterized as biomarkers of diseases. Our goal is to identify changes in the profile of circulating microRNAs in euglycemic and prediabetic patients with or without subclinical atherosclerosis, by quantitative Polymerase Chain Reaction array (qPCR Array) in order to find molecular biomarkers of this condition. We found that subclinical atherosclerosis was associated with aging, menopause, white ethnicity, dyslipidemia, insulin resistance, increased adiposity, leptin and TNF-&#945;. The up-regulation of miR98-5p and the down-regulation miR-212-3p, miR-145-5p, miR-93-5p, miR15a-5p, miR-19a-3p, miR32-5p led to activation of the signaling pathway of atherosclerosis. The results suggest that inflammation was the main mechanism associated with the development of subclinical atherosclerosis in this study.

A produção in vitro de embriões é uma biotecnologia bastante difundida mundialmente. O Brasil, em 2015, foi responsável por aproximadamente 67% dos embriões bovinos produzidos in vitro no mundo (PERRY, 2014). Embora essa tecnologia seja bastante utilizada, é de grande interesse para o mercado desenvolver estratégias que levem ao maior aproveitamento dos oócitos obtidos e compreender os mecanismos, dentro do ambiente folicular, que determinam a competência oocitária. O microambiente folicular é fundamental para o crescimento e a aquisição da competência oocitária, tornando o oócito apto a desenvolver-se e manter o embrião até a transição materno embrionária. Para tanto, os componentes foliculares - células da granulosa, células do cumulus, oócito e líquido folicular - precisam trabalhar em unidade, visto que possuem uma relação de interdependência. Dentro dos mecanismos de comunicação existentes no ambiente folicular estão as vesículas secretadas por células, chamadas vesículas extracelulares, que foram descritas no líquido folicular, contendo material bioativo como proteínas, lipídios e RNAs, incluindo os microRNAs. Contudo, os componentes do ambiente folicular podem refletir na qualidade do oócito que será produzido e a hipótese geral deste trabalho é de que os miRNAs presentes no ambiente folicular regulam vias de sinalização importantes para o desenvolvimento oocitário e que os miRNAs e ou RNAs mensageiros presentes nas células foliculares podem ser explorados como importantes ferramentas para o diagnóstico da qualidade oocitária. O primeiro estudo determinou perfis transcricionais de miRNAs em células da granulosa, em complexos cumulus-oócito e em vesículas extracelulares derivadas destas células e também do fluido folicular. Além de conhecer a origem e o papel dos miRNAs no ambiente folicular, estes perfis de expressão indicaram a regulação no ambiente folicular da via de sinalização da PI3K-Akt. No segundo estudo, componentes desta via de sinalização foram então determinados em células foliculares associadas a oócitos de alta ou baixa competência ao desenvolvimento. Os resultados demonstram que a ativação da via PI3K-Akt em células foliculares correlaciona-se à maior competência oocitária; de modo oposto, a menor atividade desta via nas células foliculares está relacionada à reduzida competência oocitária. Nos estudos três e quatro, um conjunto de experimentos foram realizados para determinar o perfil de microRNAs e RNAs mensageiros em células do cumulus associadas a oócitos de alta ou baixa competência ao desenvolvimento. Buscou-se esclarecer alguns dos mecanismos responsáveis pela melhor qualidade oocitária e levar a identificação de biomarcadores de qualidade oocitária permitindo o avanço e o desenvolvimento de novas ferramentas para intensificar a produção in vitro de embriões bovinos. Por fim, estes resultados demonstram respostas integradas entre oócitos e células foliculares durante o desenvolvimento folicular e o processo de aquisição de competência oocitária e identificaram marcadores de qualidade oocitária. / In vitro embryo production of is a widespread biotechnology worldwide. In 2015 Brazil was responsible for approximately 67% of bovine embryos produced in vitro in the world (PERRY, 2014). Although widely used, to develop strategies that lead to better use of oocytes and understand the mechanisms (in follicular microenvironment) that determine oocyte competence is of great interest to national market. The follicular microenvironment is fundamental for oocyte growth and acquisition of competence, making the oocyte able to develop and maintain the embryo until the embryonic maternal transition. For this end, the follicular components - granulosa cells, cumulus cells, oocytes and follicular fluid - need to work in unity, since they have arelation of interdependence. Within the mechanisms of communication existing within the follicular environment are vesicles secreted by cells, called extracellular vesicles, which were described in follicular fluid, containing bioactive material such as proteins, lipids and RNAs, including microRNAs. The components of follicular environment may reflect the quality of the oocyte that will be produced and the general hypothesis of this work is that the miRNAs present in the follicular environment regulate signaling pathways important for oocyte development and that the miRNAs and/or messenger RNAs present in the follicular cells can be explored as important tools for the diagnosis of oocyte quality. The first study determined profiles of miRNAs in granulosa cells, cumulus-oocyte complexes and extracellular vesicles derived from these cells and also in follicular fluid. In addition, by knowing the origin and role of miRNAs in the follicular environment, the expression profiles indicated the PI3K-Akt signaling pathway regulation in the follicular environment. In the second study, components of this signaling pathway were then determined in follicular cells associated with oocytes of high or low developmental competence. The results demonstrated that the activation of the PI3K-Akt pathway in follicular cells correlates with increased oocyte competence; conversely, the lower activity of this pathway in follicular cells is related to reduced oocyte competence. In studies three and four, experiments were performed to determine the profile of microRNAs and messenger RNAs in cumulus cells associated with oocytes of high or low developmental competence. Aiming to clarify some of the mechanisms responsible for the best oocyte quality that lead to the identification of oocyte quality biomarkers, allows the advancement and development of new tools to intensify the in vitro production of bovine embryos. Finally, results obtained demonstrate integrated responses between oocytes and follicular cells during follicular development and give new insights to the study of oocyte competence acquisition process and identified oocyte quality markers.

Os mecanismos pelos quais a produção in vitro de embriões (PIVE) bovinos gera embriões com excessivo acúmulo lipídico, com elevado estresse celular e com reduzida criotolerância ainda são desconhecidos. Também permanece desconhecido quando essas alterações acontecem, se acontecem desde a maturação oocitária e o papel que as células do cumulus possuem neste mecanismo. O objetivo do presente trabalho foi estudar e comparar o metabolismo lipídico e homeostase celular, além dos perfis de miRNAs, durante a maturação oocitária e o desenvolvimento embrionário inicial in vivo e in vitro em bovinos. Para isso, o trabalho foi dividido em 4 estudos. No Estudo 1, intitulado \"A maturação in vitro gera complexos cumulus-oócitos metabolicamente desregulados e estressados em bovinos\" foram analisadas as células do cumulus e oócitos de complexos cumulus-oócitos (COCs) imaturos e maturados in vivo e in vitro. Foram realizadas análises de quantificação de lipídeos, espécies reativas de oxigênio (EROs), glutationa reduzida (GSH), razão ATP/ADP assim como expressão de mRNAs e miRNAs relacionados com as vias de metabolismo e homeostase celular. A partir dos dados obtidos neste estudo, concluímos que a maturação in vitro (MIV) provoca aumento de lipídeos no COC, diminuição de GSH e da atividade mitocondrial nos oócitos, acompanhado por uma desregulação massiva das vias relacionadas a metabolismo e homeostase nas células do cumulus da MIV. No Estudo 2, intitulado \"A proteína ligadora de ácidos graxos 3 (Fatty Acid Binding Protein 3 - FABP3) e as projeções transzonais estão envolvidas no acúmulo lipídico durante a maturação in vitro em oócitos bovinos\" foi constatado aumento do conteúdo lipídico e da expressão da FABP3 nas células do cumulus da MIV, quando comparado ao sistema in vivo. Ainda, imunolocalizamos a FABP3 dentro das projeções transzonais (TZPs) e verificamos um aumento concomitante da FABP3 e dos lipídeos oocitários nas primeiras 9 horas da MIV. Mediante a remoção das TZPs às 9 horas da MIV e consequente diminuição lipídica observada no oócito, concluímos que existe um possível transporte de ácidos graxos a partir das células do cumulus até o oócito mediante FABP3 e TZPs. No Estudo 3, intitulado \"Alterações no metabolismo lipídico e homeostase celular entre embriões bovinos produzidos in vivo e in vitro\", verificamos que, mesmo utilizando um cultivo in vitro com baixa tensão de oxigênio e sem soro, os blastocistos da PIVE possuem maiores níveis de lipídeos e EROs que aqueles produzidos in vivo. Além disso, constatamos que essas alterações nos lipídeos durante a PIVE não estão acompanhadas de alterações de expressão, porém, existe um aumento na expressão de genes relacionados com estresse. No último estudo, \"O sistema in vitro altera o perfil de miRNAs durante a maturação oocitária e desenvolvimento embrionário inicial em bovino\", constatamos as diferenças no perfil de miRNAs e nas vias reguladas por estes nas células do cumulus e oócitos maturados in vivo e in vitro e em blastocistos produzidos in vivo e in vitro. Verificamos uma maior regulação por miRNAs durante a maturação nas células do cumulus comparado ao oócito. Além do mais, tanto no COC quanto nos blastocistos, os miRNAs mostraram regular vias importantes do metabolismo, comunicação celular e vias de sinalização importantes para a maturação e desenvolvimento embrionário inicial. Conjuntamente, este trabalho permitiu elucidar as diferenças que a PIVE provoca no metabolismo e homeostase celular e na expressão de miRNAs. / The mechanism through which in vitro embryo production (IVEP) generates embryos with higher lipid accumulation, overstressed and with reduced cryotolerance is unknown. It is also unknown when these alterations take place, if occurs since the oocyte maturation and the role of cumulus cells in this mechanism are also unknown. The aim of the present work was to study and compare the lipid metabolism and cellular homeostasis, as well as the miRNAs profile during oocyte maturation and early in vivo and in vitro embryo development in bovines. For that, the present work was divided in 4 studies. In Study 1, entitled \"in vitro maturation generates metabolically disrupted and overstressed cumulus-oocyte complexes in bovines\" cumulus cells and oocytes from immature and in vivo and in vitro matured cumulus-cells complexes (COC) were analyzed. Analysis of lipid stores, oxygen reactive species (ROS), reduced glutathione and ATP/ADP ratio quantification, as well as mRNAs and miRNAs involved with metabolism and cellular homeostasis pathways were performed. From the obtained data in this study, we concluded that in vitro maturation (IVM) leads to an increase of lipids in the COC, a decrease of oocyte GSH and mitochondrial activity, as well as a massive deregulation in metabolism and homeostasis related pathways in MIV cumuls cells. In Study 2, \"Fatty Acid Binding Protein 3 and transzonal projections are involved on lipid accumulation during in vitro maturation in bovine oocytes\" we observed an increase of lipid accumulation and FABP3 expression in MIV cumulus cells when compared to the in vivo system. Furthermore, we immunolocalized the FABP3 inside the transzonal projections (TZPs) and verified a concomitant increase of FABP3 and oocyte lipids on the first 9 hours of MIV. By removing the TZPs at 9 hours of MIV and by the consequent lipid decrease observed in the oocyte, we concluded that there is a possible traffic of fatty acids from the cumulus cells to the oocyte mediated by FABP3 and TZPs. In Study 3, entitled \"Alterations in lipid metabolism and cellular homeostasis between in vivo and in vitro produced bovine embryos\", we observed that, even though under serum free and low oxygen tension used during in vitro culture was used, IVP blastocysts had higher lipid and ROS levels than the counterparts produced in vivo. Moreover, we found that these lipid alterations during IVP are not followed by corresponding genes expression alterations, however, there is an increase of the expression of stress related genes. In the last study, \"in vitro system alters miRNAs profile during oocyte maturation and early embryo development in bovines\", we observed differences in miRNAs profiles and in pathways modulated by them in in vivo and in vitro matured cumulus cells and oocytes and in in vivo and in vitro produced blastocysts. We observed an intense miRNAs regulation during maturation in cumulus cells when compared to the oocyte. Furthermore, in both COC and blastocysts, miRNAs regulated important metabolism, cellular communication pathways, as well as important signaling pathways for maturation and early embryo development. Taken together, the findings of the present work allowed us to elucidate the differences caused by IVEP on cell metabolism and homeostasis as well as on miRNAs expression.