32 research outputs found

    A small population of hypothalamic neurons govern fertility: the critical role of VAX1 in GnRH neuron development and fertility maintenance.

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    Fertility depends on the correct maturation and function of approximately 800 gonadotropin-releasing hormone (GnRH) neurons in the brain. GnRH neurons are at the apex of the hypothalamic-pituitary-gonadal axis that regulates fertility. In adulthood, GnRH neurons are scattered throughout the anterior hypothalamic area and project to the median eminence, where GnRH is released into the portal vasculature to stimulate release of luteinizing hormone (LH) and follicle-stimulating hormone (FSH) from the pituitary. LH and FSH then regulate gonadal steroidogenesis and gametogenesis. Absence of GnRH neurons or inappropriate GnRH release leads to infertility. Despite the critical role of GnRH neurons in fertility, we still have a limited understanding of the genes responsible for proper GnRH neuron development and function in adulthood. GnRH neurons originate in the olfactory placode then migrate into the brain. Homeodomain transcription factors expressed within GnRH neurons or along their migratory path are candidate genes for inherited infertility. Using a combined in vitro and in vivo approach, we have identified Ventral Anterior Homeobox 1 (Vax1) as a novel homeodomain transcription factor responsible for GnRH neuron maturation and fertility. GnRH neuron counts in Vax1 knock-out embryos revealed Vax1 to be required for the presence of GnRH-expressing cells at embryonic day 17.5 (E17.5), but not at E13.5. To localize the effects of Vax1 on fertility, we generated Vax1flox mice and crossed them with Gnrhcre mice to specifically delete Vax1 within GnRH neurons. GnRH staining in Vax1flox/flox:GnRHcre mice show a total absence of GnRH expression in the adult. We performed lineage tracing in Vax1flox/flox:GnRHcre:RosaLacZ mice which proved GnRH neurons to be alive, but incapable of expressing GnRH. The absence of GnRH leads to delayed puberty, hypogonadism and complete infertility in both sexes. Finally, using the immortalized model GnRH neuron cell lines, GN11 and GT1-7, we show that VAX1 is a direct regulator of Gnrh1 transcription by binding key ATTA sites within the Gnrh1 promoter. This study identifies VAX1 as a key transcription factor regulating GnRH expression and establishes VAX1 as a novel candidate gene implicated in heritable infertility

    Chromatin status and transcription factor binding to gonadotropin promoters in gonadotrope cell lines.

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    BackgroundProper expression of key reproductive hormones from gonadotrope cells of the pituitary is required for pubertal onset and reproduction. To further our understanding of the molecular events taking place during embryonic development, leading to expression of the glycoproteins luteinizing hormone (LH) and follicle-stimulating hormone (FSH), we characterized chromatin structure changes, imparted mainly by histone modifications, in model gonadotrope cell lines.MethodsWe evaluated chromatin status and gene expression profiles by chromatin immunoprecipitation assays, DNase sensitivity assay, and RNA sequencing in three developmentally staged gonadotrope cell lines, αT1-1 (progenitor, expressing Cga), αT3-1 (immature, expressing Cga and Gnrhr), and LβT2 (mature, expressing Cga, Gnrhr, Lhb, and Fshb), to assess changes in chromatin status and transcription factor access of gonadotrope-specific genes.ResultsWe found the common mRNA α-subunit of LH and FSH, called Cga, to have an open chromatin conformation in all three cell lines. In contrast, chromatin status of Gnrhr is open only in αT3-1 and LβT2 cells. Lhb begins to open in LβT2 cells and was further opened by activin treatment. Histone H3 modifications associated with active chromatin were high on Gnrhr in αT3-1 and LβT2, and Lhb in LβT2 cells, while H3 modifications associated with repressed chromatin were low on Gnrhr, Lhb, and Fshb in LβT2 cells. Finally, chromatin status correlates with the progressive access of LHX3 to Cga and Gnrhr, followed by PITX1 binding to the Lhb promoter.ConclusionOur data show the gonadotrope-specific genes Cga, Gnrhr, Lhb, and Fshb are not only controlled by developmental transcription factors, but also by epigenetic mechanisms that include the modulation of chromatin structure, and histone modifications

    Signalisation croisée entre les récepteurs H3 de l'histamine avec les récepteurs D1 de la dopamine et entre les récepteurs H3 et les récepteurs métabotropes du glutamate du groupe 1 dans le cerveau : lien possible avec un comportement d'addiction à la cocaïne chez le rongeur

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    La modification de l'activité neuronale peut engendrer des altérations dans des circuits neuronaux. L'activation des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) peux participer à des mécanismes à la base du développement de maladies comme l'addiction à la cocaïne. La consommation de cocaïne conduit à une augmentation de neurotransmetteurs tels que la dopamine, l'histamine et le glutamate qui activent des RCPG dans le cerveau. La signalisation des RCPG peut se faire au travers de monomères, d'homo- ou d'hétéromères de RCPG ainsi que par des interactions protéine - protéine, permettant entre autre une régulation croisée. Nous montrons que les récepteurs de la dopamine 1 (D1R) et de l'histamine 3 (H3R) induisent une signalisation croisée dans le striatum de rat vraisemblablement par la formation d'hétérodimères. Une administration chronique de cocaïne modifie la signalisation de ces récepteurs tant que la signalisation croisée des D1R et H3R. Les H3R et les récepteurs métabotropes du glutamate 1/5 (mGlu1/5R) sont fortement exprimés dans l'hippocampe et le striatum. Des expériences de comportement suggèrent que ces récepteurs seraient susceptibles de coordonner leurs signalisations par une régulation croisée. Nos expériences d'électrophysiologie, de mesure de Ca++ intracellulaire et de transduction du signal montrent effectivement une régulation croisée des récepteurs H3R et mGlu1/5R dans le cerveau de rat. De plus, nous montrons que la consommation chronique de cocaïne affecte la signalisation des H3R et mGlu1/5R de manière différente de son impacte sur leur signalisation croisée. Nos résultats démontrent l'existence d'une régulation croisée de certains RCPG dans le cerveau de rat. De plus, la consommation chronique de la cocaïne affecte différemment la signalisation induite par l'activation d'un récepteur et l'induction d'une signalisation croisée.Alterations of neuronal activity, mediated by G-protein coupled receptors (GPCRs), can modulate neuronal circuits and are thought to be important in the development and expression of diseases as cocaine addiction. GPCR activity is regulated by various mechanisms, including protein-protein interactions in the membrane, permitting these receptors to crosstalk and form homo-and heteromers. Cocaine blocks monoamine reuptake leading to increased synaptic presence of various neurotransmitters including dopamine, histamine and glutamate in the brain. First we describe that dopamine D1 receptors (D1R) and histamine H3 receptors (H3R) crosstalk in the rodent brain. Chronic cocaine self-administration altered the crosstalk between D1R and H3R in the striatum, a brain structure involved in habit learning and motor control. The altered signaling was observed in both individual receptor signaling and by D1R-H3R crosstalk signaling. Both histamine H¬3R and metabotropic glutamate 1/5 receptors (mGlu1/5R) are highly expressed in the hippocampus and the striatum of rodents and they are involved in behaviors regulated by these structures. We describe that H3R and mGlu1/5R crosstalk in pyramidal neurons of the hippocampus and in the striatum of rats. In addition, we found that signaling through H3R and mGlu1/5R were differently affected by chronic cocaine self-administration than the apparent crosstalk between the receptors. These results show evidence of GPCR interactions in adult rodent brain and reveal that chronic cocaine self-administration differently affected crosstalk and single receptor mediated signaling

    Signalisation croisée entre les récepteurs H3 de l'histamine avec les récepteurs D1 de la dopamine et entre les récepteurs H3 et les récepteurs métabotropes du glutamate du groupe 1 dans le cerveau : lien possible avec un comportement d'addiction à la cocaïne chez le rongeur

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    La modification de l'activité neuronale peut engendrer des altérations dans des circuits neuronaux. L'activation des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) peux participer à des mécanismes à la base du développement de maladies comme l'addiction à la cocaïne. La consommation de cocaïne conduit à une augmentation de neurotransmetteurs tels que la dopamine, l'histamine et le glutamate qui activent des RCPG dans le cerveau. La signalisation des RCPG peut se faire au travers de monomères, d'homo- ou d'hétéromères de RCPG ainsi que par des interactions protéine - protéine, permettant entre autre une régulation croisée. Nous montrons que les récepteurs de la dopamine 1 (D1R) et de l'histamine 3 (H3R) induisent une signalisation croisée dans le striatum de rat vraisemblablement par la formation d'hétérodimères. Une administration chronique de cocaïne modifie la signalisation de ces récepteurs tant que la signalisation croisée des D1R et H3R. Les H3R et les récepteurs métabotropes du glutamate 1/5 (mGlu1/5R) sont fortement exprimés dans l'hippocampe et le striatum. Des expériences de comportement suggèrent que ces récepteurs seraient susceptibles de coordonner leurs signalisations par une régulation croisée. Nos expériences d'électrophysiologie, de mesure de Ca++ intracellulaire et de transduction du signal montrent effectivement une régulation croisée des récepteurs H3R et mGlu1/5R dans le cerveau de rat. De plus, nous montrons que la consommation chronique de cocaïne affecte la signalisation des H3R et mGlu1/5R de manière différente de son impacte sur leur signalisation croisée. Nos résultats démontrent l'existence d'une régulation croisée de certains RCPG dans le cerveau de rat. De plus, la consommation chronique de la cocaïne affecte différemment la signalisation induite par l'activation d'un récepteur et l'induction d'une signalisation croisée.Alterations of neuronal activity, mediated by G-protein coupled receptors (GPCRs), can modulate neuronal circuits and are thought to be important in the development and expression of diseases as cocaine addiction. GPCR activity is regulated by various mechanisms, including protein-protein interactions in the membrane, permitting these receptors to crosstalk and form homo-and heteromers. Cocaine blocks monoamine reuptake leading to increased synaptic presence of various neurotransmitters including dopamine, histamine and glutamate in the brain. First we describe that dopamine D1 receptors (D1R) and histamine H3 receptors (H3R) crosstalk in the rodent brain. Chronic cocaine self-administration altered the crosstalk between D1R and H3R in the striatum, a brain structure involved in habit learning and motor control. The altered signaling was observed in both individual receptor signaling and by D1R-H3R crosstalk signaling. Both histamine H¬3R and metabotropic glutamate 1/5 receptors (mGlu1/5R) are highly expressed in the hippocampus and the striatum of rodents and they are involved in behaviors regulated by these structures. We describe that H3R and mGlu1/5R crosstalk in pyramidal neurons of the hippocampus and in the striatum of rats. In addition, we found that signaling through H3R and mGlu1/5R were differently affected by chronic cocaine self-administration than the apparent crosstalk between the receptors. These results show evidence of GPCR interactions in adult rodent brain and reveal that chronic cocaine self-administration differently affected crosstalk and single receptor mediated signaling

    Signalisation croisée entre les récepteurs H3 de l'histamine avec les récepteurs D1 de la dopamine et entre les récepteurs H3 et les récepteurs métabotropes du glutamate du groupe 1 dans le cerveau (lien possible avec un comportement d'addiction à la cocaïne chez le rongeur)

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    La modification de l'activité neuronale peut engendrer des altérations dans des circuits neuronaux. L'activation des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) peux participer à des mécanismes à la base du développement de maladies comme l'addiction à la cocaïne. La consommation de cocaïne conduit à une augmentation de neurotransmetteurs tels que la dopamine, l'histamine et le glutamate qui activent des RCPG dans le cerveau. La signalisation des RCPG peut se faire au travers de monomères, d'homo- ou d'hétéromères de RCPG ainsi que par des interactions protéine - protéine, permettant entre autre une régulation croisée. Nous montrons que les récepteurs de la dopamine 1 (D1R) et de l'histamine 3 (H3R) induisent une signalisation croisée dans le striatum de rat vraisemblablement par la formation d'hétérodimères. Une administration chronique de cocaïne modifie la signalisation de ces récepteurs tant que la signalisation croisée des D1R et H3R. Les H3R et les récepteurs métabotropes du glutamate 1/5 (mGlu1/5R) sont fortement exprimés dans l'hippocampe et le striatum. Des expériences de comportement suggèrent que ces récepteurs seraient susceptibles de coordonner leurs signalisations par une régulation croisée. Nos expériences d'électrophysiologie, de mesure de Ca++ intracellulaire et de transduction du signal montrent effectivement une régulation croisée des récepteurs H3R et mGlu1/5R dans le cerveau de rat. De plus, nous montrons que la consommation chronique de cocaïne affecte la signalisation des H3R et mGlu1/5R de manière différente de son impacte sur leur signalisation croisée. Nos résultats démontrent l'existence d'une régulation croisée de certains RCPG dans le cerveau de rat. De plus, la consommation chronique de la cocaïne affecte différemment la signalisation induite par l'activation d'un récepteur et l'induction d'une signalisation croisée.Alterations of neuronal activity, mediated by G-protein coupled receptors (GPCRs), can modulate neuronal circuits and are thought to be important in the development and expression of diseases as cocaine addiction. GPCR activity is regulated by various mechanisms, including protein-protein interactions in the membrane, permitting these receptors to crosstalk and form homo-and heteromers. Cocaine blocks monoamine reuptake leading to increased synaptic presence of various neurotransmitters including dopamine, histamine and glutamate in the brain. First we describe that dopamine D1 receptors (D1R) and histamine H3 receptors (H3R) crosstalk in the rodent brain. Chronic cocaine self-administration altered the crosstalk between D1R and H3R in the striatum, a brain structure involved in habit learning and motor control. The altered signaling was observed in both individual receptor signaling and by D1R-H3R crosstalk signaling. Both histamine H 3R and metabotropic glutamate 1/5 receptors (mGlu1/5R) are highly expressed in the hippocampus and the striatum of rodents and they are involved in behaviors regulated by these structures. We describe that H3R and mGlu1/5R crosstalk in pyramidal neurons of the hippocampus and in the striatum of rats. In addition, we found that signaling through H3R and mGlu1/5R were differently affected by chronic cocaine self-administration than the apparent crosstalk between the receptors. These results show evidence of GPCR interactions in adult rodent brain and reveal that chronic cocaine self-administration differently affected crosstalk and single receptor mediated signaling.MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

    Chronic cocaine self-administration modulates ERK1/2 and CREB responses to dopamine receptor agonists in striatal slices.

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    International audienceCocaine abuse leads to adaptations in brain reward circuits, where dopaminergic neurotransmission is a fundamental component. We hypothesized that chronic cocaine self-administration could influence dopamine D1 and D2 receptor activation of extracellular signal-regulated protein kinase 1 and 2 (ERK1/2) and cyclic adenosine monophosphate response element-binding protein (CREB) phosphorylation. Male Sprague Dawley rats were exposed to cocaine self-administration for 6-11 weeks. Brains from sham controls and cocaine rats were extracted 1 day after the last session, and slices obtained from the striatum and nucleus accumbens (NAc) were incubated in vitro with or without the D1R agonist SKF38393 or the D2R agonist quinpirole. We found that cocaine self-administration led to a reduction in the capacity of D1R to activate ERK1/2 phosphorylation as compared with control rats. Cocaine self-administration also reduced D1R agonist-induced CREB phosphorylation in striatal slices, suggesting a downregulation of D1R signaling. D2R-induced ERK1/2 phosphorylation appeared blunted in striatal slices from cocaine rats. In contrast, surprisingly, cocaine self-administration strongly potentiated D2R agonist-induced CREB phosphorylation selectively in the NAc portion of the slices. Altered agonist-induced signaling was independent of total ERK1/2 and CREB expression. Our finding that selected cellular D2R responses to CREB were strengthened by cocaine self-administration could be relevant to understand how dopaminergic receptors participate in cocaine-induced behaviors
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