INVALIDATION DU GENE TPH1 CHEZ LA SOURIS : ROLE DE LA SEROTONINE CIRCULANTE ET IMPLICATION DE LA SEROTONINE MATERNELLE DANS LA FONCTION CARDIAQUE

La sérotonine (5-HT) est une monoamine découverte initialement dans le sang et les intestins, puis dans le système nerveux central (SNC). Son action est relayée par de nombreux récepteurs et par un transporteur de haute affinité. Dans le SNC, elle est impliquée dans de nombreux processus physiologiques tels que la régulation du cycle veille/sommeil, le contrôle de la température corporelle, de la pression artérielle, de la prise alimentaire et du comportement sexuel ou maternel. A la périphérie, la 5-HT est stockée majoritairement dans les plaquettes sanguines. Elle participe alors à la régulation de l'hémostase, des fonctions cardiaques ou encore de la motilité gastro-intestinale. L'implication du système sérotoninergique dans une telle diversité de fonctions laisse supposer que la synthèse de 5-HT fait l'objet d'une régulation fine. L'enzyme limitante de la voie de biosynthèse de la sérotonine est la tryptophane hydroxylase (TPH).Pour préciser le rôle de la sérotonine in vivo, l'invalidation constitutive du gène Tph par recombinaison homologue chez la souris a été réalisée au laboratoire. Cette approche nous a permis de montrer l'existence d'un second gène Tph, nommé Tph2, dont l'expression est spécifiquement neuronale dans les noyaux du raphé et dans les neurones myentériques. Le gène Tph1, non neuronal, est exprimé dans la glande pinéale et dans les cellules entérochromaffines et pourvoit à la production de la quasi-totalité de la sérotonine circulante. Les souris Tph1-/- générées au laboratoire, avec un taux de 5-HT réduit uniquement à la périphérie, développent à l'âge adulte une cardiomyopathie dilatée (CMD). La CMD entraîne progressivement une grave insuffisance cardiaque, causée par un défaut de la commande électrique cardiaque, ainsi que de la réponse mécanique du myocarde. Contrairement à tous les modèles animaux d'insuffisance cardiaque décrits à ce jour, les souris Tph1-/- n'ont aucune réserve contractile et sont incapables de répondre à une stimulation adrénergique qui sollicite la pompe cardiaque. L'importance du taux de sérotonine dans la circulation sanguine, et plus particulièrement dans le compartiment plasmatique, a été démontrée dans le développement de la CMD. Le faible taux de sérotonine circulante entraîne des modifications de l'expression d'au moins deux composants sérotoninergiques au niveau cardiaque : le récepteur 5-HT2B et le SERT.Dans une seconde partie de notre travail, l'analyse des souris mutées Tph1-/-, issues de mères avec un taux réduit de sérotonine circulante, a révélé le rôle essentiel de la sérotonine maternelle sur l'ontogenèse embryonnaire. De plus, l'âge d'apparition et la cinétique de progression de la cardiopathie observée chez la souris Tph1-/- adulte dépendent i) de leur taux individuel de sérotonine plasmatique ii) de leur fond génétique et iii) du génotype de leur mère

Invalidation du gène TPH1 chez la souris (rôle de la sérotonine circulante et implication de la sérotonine maternelle dans la fonction cardiaque)

La sérotonine (5-HT) participe à de multiples fonctions dans l organisme, selon les tissus dans lesquels elle est présente (système nerveux central, glande pinéale, intestins, sang) et le stade de développement (chez l embryon puis chez l adulte). A la périphérie, la 5-HT est stockée majoritairement dans les plaquettes sanguines. Elle participe à la régulation de l hémostase, des fonctions cardiaques ou de la motilité gastro-intestinale. L enzyme limitante de la voie de biosynthèse de la sérotonine est la tryptophane hydroxylase (TPH). Pour préciser le rôle de la sérotonine in vivo, l invalidation constitutive du gène Tph par recombinaison homologue chez la souris a été réalisée au laboratoire. Cette approche nous a permis de montrer l existence d un second gène Tph, nommé Tph2, dont l expression est spécifiquement neuronale. Le gène Tph1, non neuronal, pourvoit à la production de la quasi-totalité de la sérotonine circulante. Les souris Tph1-/-, avec un taux de 5-HT réduit uniquement à la périphérie, développent à l âge adulte une cardiomyopathie dilatée (CMD), causée par un défaut de la commande électrique cardiaque, ainsi que de la réponse mécanique du myocarde. Les souris Tph1-/- n ont aucune réserve contractile et sont incapables de répondre à une stimulation adrénergique qui sollicite le cœur. Le faible taux de 5-HT circulante entraîne une augmentation de l expression du récepteur 5-HT2B et du transporteur de la 5-HT SERT au niveau cardiaque. L âge d apparition et la cinétique de progression de la CMD observée chez la souris Tph1-/- adulte dépendent i) de leur taux individuel de sérotonine plasmatique ii) de leur fond génétique et iii) du génotype de leur mère.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Troubles de la fonction cardiaque chez la Souris en l’absence de synthèse périphérique de sérotonine

La sérotonine (5-HT) module de nombreuses fonctions biologiques. Son implication dans le cerveau en tant que neurotransmetteur et dans le contrôle de traits comportementaux a été abondamment décrite. A la périphérie, son rôle modulateur dans des processus physiologiques comme la fonction cardiovasculaire reste à élucider. L’enzyme limitante de la biosynthèse de la 5-HT, la tryptophane hydroxylase (TPH), est codée par deux gènes : le gène TPH1 bien caractérisé depuis de nombreuses années, et le gène TPH2 que nous avons identifié récemment. Sur la base d’une étude dans laquelle une souris mutante a été créée par inactivation du gène TPH1 en remplaçant ce dernier par le gène codant la β-galactosidase, nous avons établi les sites d’expression des deux gènes. La TPH2 neuronale est exprimée dans les neurones des noyaux du raphé et du plexus myentérique, alors que l’expression de la TPH1 non-neuronale, telle qu’elle a été révélée par la β-galactosidase, se retrouve exclusivement dans la glande pinéale et les cellules entérochromaffines. A l’examen anatomique, les souris TPH1-/- avaient des cœurs de plus grande taille comparativement aux souris sauvages. D’un point de vue histologique, aucune perturbation de la structure primaire du muscle cardiaque n’a pu être observée. Les analyses hémodynamiques ont montré une activité cardiaque anormale qui conduit, en fin de compte, à une insuffisance cardiaque des animaux mutants. Ce travail relie pour la première fois la perte de l’expression du gène TPH1, et donc de la 5- HT circulante, avec un défaut de fonctionnement cardiaque. La souris mutante TPH1-/- se présente comme un précieux modèle pour les études de dysfonctionnements cardiovasculaires tels qu’ils sont retrouvés dans les cas d’insuffisances cardiaques chez l’homme

Second Harmonic Microscopy to Quantify Renal Interstitial Fibrosis and Arterial Remodeling

International audienceInterstitial fibrosis is a powerful pejorative predictor of progression of nephropathies in a variety of chronic renal diseases. It is characterized by the depletion of kidney cells and their replacement by extracellular matrix, in particular, type-I fibrillar collagen, a protein scarce in normal interstitium. However, assessment of fibrosis remains a challenge in research and clinical pathology. We develop a novel methodology based on second harmonic generation SHG microscopy, and we image collagen fibers in human and mouse unstained kidneys. We take into account the variability in renal shape, and we develop automated image processing for quantitative scoring of thick murine tissues. This approach allows quantitative 3-D imaging of interstitial fibrosis and arterial remodeling with high accuracy. Moreover, SHG microscopy helps to raise pathophysiological questions. First, imaging of a large volume within a mouse kidney shows that progression of fibrosis is a heterogeneous process throughout the different renal compartments. Second, SHG from fibrillar collagens does not overlap with the glomerular tuft, despite patent clinical and experimental glomerulosclerosis. Since glomerulosclerosis involves SHG-silent nonfibrillar collagens, our work supports pathophysiological differences between interstitial fibrosis and glomerulosclerosis, a clearly nonfibrotic process. © 2008 Society of Photo-Optical Instrumentation Engineer

Epidermal growth factor receptor promotes glomerular injury and renal failure in rapidly progressive crescentic glomerulonephritis

Rapidly progressive glomerulonephritis (RPGN) is a life-threatening clinical syndrome and a morphological manifestation of severe glomerular injury that is marked by a proliferative histological pattern ('crescents') with accumulation of T cells and macrophages and proliferation of intrinsic glomerular cells. We show de novo induction of heparin-binding epidermal growth factor-like growth factor (HB-EGF) in intrinsic glomerular epithelial cells (podocytes) from both mice and humans with RPGN. HB-EGF induction increases phosphorylation of the epidermal growth factor receptor (EGFR, also known as ErbB1) in mice with RPGN. In HB-EGF-deficient mice, EGFR activation in glomeruli is absent and the course of RPGN is improved. Autocrine HB-EGF induces a phenotypic switch in podocytes in vitro. Conditional deletion of the Egfr gene from podocytes of mice alleviates the severity of RPGN. Likewise, pharmacological blockade of EGFR also improves the course of RPGN, even when started 4 d after the induction of experimental RPGN. This suggests that targeting the HB-EGF-EGFR pathway could also be beneficial in treatment of human RPGN