β-cell dysfunctional ERAD/ubiquitin/proteasome system in type 2 diabetes mediated by islet amyloid polypeptide-induced UCH-L1 deficiency.

ObjectiveThe islet in type 2 diabetes is characterized by β-cell apoptosis, β-cell endoplasmic reticulum stress, and islet amyloid deposits derived from islet amyloid polypeptide (IAPP). Toxic oligomers of IAPP form intracellularly in β-cells in humans with type 2 diabetes, suggesting impaired clearance of misfolded proteins. In this study, we investigated whether human-IAPP (h-IAPP) disrupts the endoplasmic reticulum-associated degradation/ubiquitin/proteasome system.Research design and methodsWe used pancreatic tissue from humans with and without type 2 diabetes, isolated islets from h-IAPP transgenic rats, isolated human islets, and INS 832/13 cells transduced with adenoviruses expressing either h-IAPP or a comparable expression of rodent-IAPP. Immunofluorescence and Western blotting were used to detect polyubiquitinated proteins and ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase L1 (UCH-L1) protein levels. Proteasome activity was measured in isolated rat and human islets. UCH-L1 was knocked down by small-interfering RNA in INS 832/13 cells and apoptosis was evaluated.ResultsWe report accumulation of polyubiquinated proteins and UCH-L1 deficiency in β-cells of humans with type 2 diabetes. These findings were reproduced by expression of oligomeric h-IAPP but not soluble rat-IAPP. Downregulation of UCH-L1 expression and activity to reproduce that caused by h-IAPP in β-cells induced endoplasmic reticulum stress leading to apoptosis.ConclusionsOur results indicate that defective protein degradation in β-cells in type 2 diabetes can, at least in part, be attributed to misfolded h-IAPP leading to UCH-L1 deficiency, which in turn further compromises β-cell viability

Rôle de l'AMP-activated protein kinase dans la régulation du métabolisme hépatique et adipocytaire

Le maintien de l homéostasie énergétique est un processus fondamental pour l organisme. Un déséquilibre de la balance énergétique, c'est-à-dire un déséquilibre entre l apport et la dépense énergétique peut avoir de graves conséquences et aboutir au développement de maladies métaboliques telles que le diabète de type 2 et l obésité. L AMP-activated protein kinase (AMPK) est considérée comme un régulateur majeur de l homéostasie énergétique. Activée par une déplétion en énergie de la cellule, son rôle est de rétablir l équilibre énergétique. Pour cela, elle induit les voies métaboliques qui produisent de l énergie (par exemple l oxydation des acides gras) et inhibent celles qui en consomment (par exemple la lipogenèse ou la néoglucogenèse). L intérêt de l AMPK en tant que cible thérapeutique vient du fait qu elle est impliquée dans le contrôle de nombreuses voies métaboliques ayant un défaut de régulation dans des pathologies telles que le diabète de type 2. Ce travail de recherche s est inscrit dans une optique d approfondissement des connaissances sur les rôles physiologiques de l AMPK dans deux tissus jouant un rôle majeur dans la régulation du métabolisme énergétique, le tissu adipeux et le foie. Dans la première partie de ce travail, nous nous sommes intéressés à l AMPK adipocytaire et son rôle dans la régulation du métabolisme du tissu adipeux. Cette étude nous a permis de montrer que l AMPK adipocytaire était activée dans des conditions de stimulation de la lipolyse, à savoir au cours du jeûne ou en réponse à une stimulation du système -adrénergique. Dans ces conditions, l AMPK exerce un rétrocontrôle négatif sur l activité lipolytique et inhibe la libération des acides gras. L activation de l AMPK dans le tissu adipeux pourrait donc être bénéfique dans le cadre des maladies métaboliques. En effet, en exerçant un frein à la libération des acides gras, l AMPK pourrait contribuer à diminuer les concentrations plasmatiques d acides gras libres et l accumulation ectopique de lipides observée chez les patients diabétiques. Une amélioration du profil lipidique de ces patients permettrait de rétablir la sensibilité des tissus périphériques à l action de l insuline et diminuer l incidence des complications qui y sont associées. La deuxième partie de ce travail a porté sur l étude du rôle physiologique de l AMPK dans le foie. Différentes études se sont déjà intéressées aux conséquences d une activation ou inhibition de l AMPK sur le métabolisme hépatique. Pour aller plus loin dans ces investigations, nous avons, à l aide d un adénovirus, étudié les conséquences d une inhibition aiguë de l AMPK hépatique. Cette inhibition engendre un phénotype original extrêmement marqué, caractéristique d une altération importante du métabolisme hépatique et d une souffrance hépatique. L atteinte hépatique observée chez ces animaux semble être la conséquence d une altération de l homéostasie biliaire hépatique. La sécrétion biliaire est un processus extrêmement important qui représente pour le foie l unique voie d épuration du cholestérol. Les acides biliaires, principaux constituants de la bile sont en effet synthétisés dans le foie à partir de cholestérol. L AMPK étant un inhibiteur de l HMG-CoA réductase et de la synthèse du cholestérol, la perte de cette régulation pourrait entraîner une accumulation d acides biliaires dans le foie de ces animaux et être responsable du développement d une cholestase hépatique. Cette étude nous a permis de mettre en évidence un rôle essentiel de l AMPK dans le maintien de l homéostasie du cholestérol. Ces observations suggèrent également un rôle de l AMPK dans la voie de biosynthèse des acides biliaires qui n avait jusqu ici jamais été décrit.PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Evolution de la qualité de friction des mains avec une solution hydro-alcoolique (étude chez 270 agents hospitaliers dU CHU de Nancy)

L hygiène des mains est fondamentale pour lutter contre les infections nosocomiales. Actuellement, le lavage traditionnel est remplacé par la friction aux solutés hydro-alcooliques (SHA). De nombreuses études ont démontré l amélioration de l observance de l hygiène des mains grâce à ces produits mais peu de travaux ont porté sur la qualité de la friction. L objectif principal est d évaluer l évolution de la qualité de la friction aux SHA à 2 ans de la formation du personnel. Le critère de jugement principal est la superficie cutanée couverte par les SHA au cours d une friction. L objectif secondaire est d identifier les facteurs prédictifs de l évolution de la qualité de la friction aux SHA. En 2007, les agents hospitaliers du CHU de Nancy ont été formés à l utilisation des SHA et une première évaluation de la qualité de la friction a été réalisée (T0). Parmi les agents formés, 2000 ont été tirés au sort pour participer à la cohorte DEESSES. A la première visite dans le cadre de l étude de faisabilité du projet DEESSES (T1) chez 270 sujets, une nouvelle évaluation de la friction a été réalisée et un questionnaire a été administré pour recueillir des données actuelles (T1) et rétrospectives (T0). A deux ans de la formation, la qualité de la friction sur la paume par les SHA est stable chez 70% des sujets, baisse chez 29% et augmente chez 1%. L analyse multivariée retrouve trois variables indépendantes prédictives de l évolution de la qualité de la friction : le travail en réanimation/soins intensifs, la connaissance du risque infectieux lié aux port de bijoux et le port de bague lors de la friction. Le comportement vis-à-vis de l hygiène des mains est complexe et résulte de l interaction de nombreux facteurs qui ne sont pas encore tous identifiés. La cohorte DEESSES permettra de suivre l évolution de la qualité de la friction, de la tolérance aux produits et des facteurs sociaux potentiellement impliqués dans ces comportements.NANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocSudocFranceF

L'AMPK : une enzyme au coeur de l'homéostasie énergétique

Le maintien de la balance énergétique est un processus fondamental pour l'organisme. Un déséquilibre entre les apports et la dépense énergétique peut avoir de graves conséquences, comme en témoigne aujourd'hui l'augmentation de la prévalence de l'obésité. L'AMP-activated protein kinase (AMPK) constitue un détecteur de l'état énergétique de la cellule et joue un rôle clé dans la régulation du métabolisme énergétique. En réponse à une déplétion énergétique cellulaire, l'AMPK active les voies métaboliques qui produisent de l'énergie (oxydation des acides gras) et inhibe celles qui en consomment (lipogenèse, néoglucogenèse). Des études récentes ont permis de montrer que l'AMPK était également un régulateur majeur de l'homéostasie énergétique à l'échelle de l'organisme, en intégrant au niveau hypothalamique des signaux hormonaux et nutritionnels et coordonnant la prise alimentaire et la dépense énergétique. L'AMPK médie en outre une partie des effets métaboliques de médicaments anti-diabétiques. L'ensemble de ces observations font de cette enzyme une cible thérapeutique intéressante dans le cadre du traitement des maladies métaboliques telles que l'obésité et le diabète de type II

Is there still something to eat for trees in the soils of the Strengbach catchment?

The global demand for wood is growing and the sustainability of forests has become an increasingly important issue. The first metre of soil represents the reserve of nutrients cations (K, Ca, Mg) for trees. The depletion of these elements in the soil gradually leads to a decrease in soil fertility, which can have a strong impact on the development and health of forests.The aim of this study was to better understand the source and dynamics of nutrients in forested soils from a base poor environment by combining mineralogic, chemical, isotopic and numerical tools through an experimental approach. We designed batch experiments to follow the leaching of soils from two experimental plots (under spruce and under beech from the Strengbach catchment, Vosges Mountain, NE France). The studied elements show highly contrasting behaviours. Mg release results from a mixing between cationic exchange, mineral dissolution (mainly smectite) and organic matter mineralization. The dynamics of K are underestimated by modelling, which may be attributed either to an unknown source of K or to an overestimation of the secondaryphase precipitation. The Sr isotopic approach, used as a proxy to identify the sources of Ca, shows that the exchangeable complex supplies nutrients first and rapidly to the solution, followed by the clay compartment and at the very end, the bulk soils. Na is mainly controlled by albite dissolution.The release of Ca is significantly lower than that of other cations as Mg or K. Our results suggest that the exchangeable Ca, estimated through classical extractions, is only partly available for plants, due to strong chemical binding with organic matter and/or the occurrence of Ca-chemical bridges between clay and organic matter. Sustainable management should thus consider that exchangeable Ca, conventionally determined, does not necessarily provide an accurate picture of the real availability of Ca and therefore of the fertility of soils, with a risk of overestimation of nutrient reservoir for trees. Calcium tree nutrition at these sites has to rely on the long term on atmospheric deposition and an efficient recycling through biological cycling. This is also true for th other nutrient cations, but to a lesser extent since soil intrinsic fluxes (i.e., weathering, mineralisation of OM…) are not null and may thus supply the exchangeable pools and participate substantially to tree nutrition. Harvesting and biomass exportation could rapidly impact the biological cycle and threaten the sustainability of these ecosystems, similar to changing tree species that may influence the nature of the litter, its turnover and the input of nutrients to the soil

Time-dependent feldspar dissolution rates resulting from surface passivation: Experimental evidence and geochemical implications

To which extent does the apparent negative correlation reported between silicate weathering rates and time result from the spontaneous physicochemical evolution of the fluid-mineral interface? To address this question, labradorite powders inserted in nylon bags and buried into two different topsoil horizons for four years were subjected to nanoscale characterization of their near-surface regions using transmission electron microscopy. These characterizations revealed the occurrence of a 30 to 70 nm-thick discontinuous amorphous silica-rich surface layer (ASSL) with a sharp crystalline-amorphous interfacial boundary between labradorite and the layer. Dissolution experiments conducted in mixed flow reactors at ambient temperature and acidic pH demonstrated that the reactivity of fresh and naturally weathered labradorite powders decreased with time, with the dissolution rate of fresh powders remaining systematically greater than that of naturally weathered powders, all over the duration of the experiments (3 weeks). In addition, the dissolution rate of all labradorite batches was noticeably lower in solutions containing elevated concentrations of SiO2(aq), which we attributed to the passivating effect of the ASSL5. This suggestion was confirmed with a simple passivation model, which enabled to capture (i) the greater reactivity of fresh powders;(ii) the dependence of the dissolution rate on [SiO2(aq)];(iii) the gradual decline of powder dissolution rate with time and (iv) the discontinuous occurrence of ASSL5. The model further supports that surface passivation could be one of the (non-exclusive) mechanisms that could account for the so-called kinetic "field-lab discrepancy". The geochemical implications of the recognition of the passivation mechanism are broad, ranging from the need to revisit the kinetic rate laws implemented in geochemical codes to the questioning of the formalism used for determining weathering rates from the study of U-series nuclides in soils and weathering profiles

Cyclin-dependent kinase 5 promotes pancreatic β-cell survival via Fak-Akt signaling pathways.

ObjectiveCyclin-dependent kinase 5 (CDK5) regulatory subunit-associated protein 1-like 1 has recently been linked to type 2 diabetes by genome-wide association studies. While CDK5 and its regulatory protein p35 are both expressed and display enzymatic activity in pancreatic β-cells, their precise role in the β-cell remains unknown. Because type 2 diabetes is characterized by a deficit in β-cell mass and increased β-cell apoptosis, we investigated the role of CDK5 in β-cell survival.Research design and methodsWe used INS 832/13 cells, rat islets isolated from wild-type or human islet amyloid polypeptide (h-IAPP) transgenic rats, and pancreatic tissue from rats and humans with and without type 2 diabetes and investigated the effect of CDK5/p35 inhibition (by small interfering RNA or by chemical inhibition) as well as CDK5/p35 overexpression on β-cell vulnerability to apoptosis.ResultsCDK5 inhibition led to increased β-cell apoptosis. To identify the mechanisms involved, we examined the phosphorylation state of focal adhesion kinase (Fak)(Ser732), a known target of CDK5. Following CDK5 inhibition, the phosphorylation of Fak(Ser732) decreased with resulting attenuation of phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/Akt survival pathway. Conversely, CDK5 overexpression increased Fak(Ser732) phosphorylation and protected β-cells against apoptosis induced by the inhibition of the β-1 integrin signaling pathway. Also, Fak(Ser732) phosphorylation was less abundant in β-cells in both h-IAPP transgenic rats and humans with type 2 diabetes.ConclusionsThis study shows that by regulating Fak phosphorylation and subsequently PI3K/Akt survival pathway, CDK5 plays a previously unrecognized role in promoting β-cell survival

In-situ dissolution rates of silicate minerals and associated bacterial communities in the critical zone (Strengbach catchment, France)

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