Les effets de l'augmentation de la masse adipeuse sur la fonction cardiovasculaire ex vivo en fonction du stress oxydant et de la fonction mitochondriale (rôle du vieillissement du régime alimentaire)

Le surpoids et l'obésité, en constante augmentation à l'échelle mondiale à un rythme exponentiel, conduit au développement du syndrome métabolique et du diabète de type 2. Plusieurs études ont mis en évidence l'association entre l'excès de masse grasse, en particulier dans la région abdominale, et le développement des maladies cardiovasculaires. Une telle augmentation de masse grasse corporelle caractérise le vieillissement normal, qui est considéré per se comme un facteur de risque majeur pour les maladies cardiovasculaires. De plus, dans le monde industrialisé, l'incidence des maladies cardiovasculaires est encore plus élevée et fortement liée aux habitudes occidentales (régimes obésogènes, sédentarité) qui contribuent à l'accumulation de la graisse abdominale. L'objectif général de ce travail consiste à suivre les changements corporels qui surviennent entre la jeunesse et l'âge moyen où commence à survenir les complications cardio-vasculaires et à savoir comment l'obésité induite par l'alimentation peut modifier ces aspects. Dans un premier temps, nous avons montré que les coeurs des rats Wistar d'âge moyen sont caractérisés par une moindre restauration de l'activité mécanique cardiaque au cours de la réperfusion post-ischémique en raison de perturbations de la perfusion coronaire et d'une insuffisance de l'apport en oxygène. La présence d'un stress oxydant systémique suite à l'augmentation de la masse grasse survenant entre la jeunesse et l'âge adulte est également en cause. Une diminution progressive de la dilatation endothélium-dépendante des microvaisseaux coronaires est également observé avec le vieillissement, ce qui résulte d'une évolution différentielle du comportement fonctionnel des cellules endothéliales et musculaires lisses apparemment liée au métabolisme énergétique et au stress oxydant. L'obésité induite par un régime riche en graisse provoque un certain nombre de modifications corporelles, métaboliques et cardiovasculaires au cours de cette période du vieillissement. L'excès de masse grasse abdominale induit une augmentation du stress oxydant aux niveaux systémique, cytosolique et mitochondrial accompagné par des altérations biochimiques concernant le métabolisme du glucose et les niveaux plasmatiques de cholestérol et de triglycérides. L'obésité induite par une hyperphagie et la présence d'un diabète de type 2 chez les rats Zucker obèses diabétiques provoque également une insulino-résistance sévère. Ces deux modèles d'obésité sont caractérisés par une diminution de la fonction cardiaque ex vivo liée au métabolisme énergétique mitochondrial et au stress oxydant. En outre, ils sont tous les deux caractérisés par une adaptation des microvaisseaux coronaires dont la réactivité est augmentée dans le cas de régime riche en graisse et maintenue dans le cas du diabète. Ces adaptations sont dues à des mécanismes différents dans les deux modèles d'obésité. Elles permettent de mieux répondre aux exigences métaboliques élevées liées à l'obésité. En conclusion, notre travail montre que les caractéristiques corporelles et métaboliques, le métabolisme énergétique mitochondrial, la fonction cardiaque et la réactivité coronaire sont modifiés lors du vieillissement dans les conditions normales ou obésogènes. Ces résultats encouragent la recherche ultérieure des mécanismes mis en jeu. Les interventions visant à réduire la masse grasse, qu'elle soit spontanément accrue par l'âge ou qu'elle résulte du régime alimentaire, seraient d'un grand intérêt pour retarder les complications cardiovasculaires.The prevalence of overweight and obesity is increasing worldwide at an alarming rate leading to the development of metabolic syndrome and diabetes mellitus. Previous studies have highlightened the association between fat accumulation, especially in the abdominal area, and the development of cardiovascular diseases. An increase in body and fat mass characterizes normal aging, which is considered per se the major risk factor for cardiovascular diseases. In the industrialized societies, the incidence of cardiovascular diseases occurring with age is even more increased due to the Western-world lifestyle habits (e.g. obesogenic diets, sedentariness) that contribute to excess fat accumulation. Accordingly, the overall goal of this work was to understand how body changes occurring from youth to middle age were related to middle age cardiovascular complications and how diet-induced obesity altered these aspects. Initially, we demonstrated that in normal aging middle-aged hearts of Wistar rats were characterized by lower restoration of the cardiac mechanical activity during reperfusion ex vivo due to impaired recovery of the coronary flow and insufficient oxygen supply. This was also related to the presence of increased systemic oxidative stress following the increase in fat mass that occurred from youth to young adulthood. A progressive decline in the endothelium-dependent dilatation of the coronary microvasculature also occurred with aging, which was due to different functional behaviours of the endothelial and smooth muscular cells, which appeared to be related to the energy metabolism and oxidative stress. High-fat diet-induced obesity triggered a number of alterations in the body, metabolic and cardiovascular characteristics of the animals during this aging period. The excess abdominal fat accumulation provoked the increase of oxidative stress at the systemic, cytosolic and mitochondrial levels accompanied by biochemical alterations in the glucose and lipid metabolisms such as hypercholesterolemia and hypertriglyceridemia. The hyperphagia-induced obesity and the related type 2 diabetes in the Zucker diabetic fatty rats provoked also severe insulin resistance. Both models of diet-induced obesity were characterized by decreased ex vivo cardiac function related to mitochondrial energy metabolism and oxidative stress. Furthermore, they were both characterized by an adaptation of the coronary microvasculature whose reactivity was enhanced in the first case and maintained in the second, in order to meet the elevated metabolic demands of the hearts due to obesity. These adaptations were due to different mechanisms in these two models of obesity. In conclusion, our work revealed a temporal pattern of changes concerning the body and metabolic characteristics, mitochondrial energy metabolism, cardiac function and coronary microvascular reactivity that occur from youth to middle age either under normal or obesogenic-related conditions. These results encourage further research in order to explain the mechanisms related to these alterations. Interventions aiming at reducing the fat mass that increases with age or diet would be of great interest in an effort to delay the cardiovascularSAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Large expert-curated database for benchmarking document similarity detection in biomedical literature search

Document recommendation systems for locating relevant literature have mostly relied on methods developed a decade ago. This is largely due to the lack of a large offline gold-standard benchmark of relevant documents that cover a variety of research fields such that newly developed literature search techniques can be compared, improved and translated into practice. To overcome this bottleneck, we have established the RElevant LIterature SearcH consortium consisting of more than 1500 scientists from 84 countries, who have collectively annotated the relevance of over 180 000 PubMed-listed articles with regard to their respective seed (input) article/s. The majority of annotations were contributed by highly experienced, original authors of the seed articles. The collected data cover 76% of all unique PubMed Medical Subject Headings descriptors. No systematic biases were observed across different experience levels, research fields or time spent on annotations. More importantly, annotations of the same document pairs contributed by different scientists were highly concordant. We further show that the three representative baseline methods used to generate recommended articles for evaluation (Okapi Best Matching 25, Term Frequency-Inverse Document Frequency and PubMed Related Articles) had similar overall performances. Additionally, we found that these methods each tend to produce distinct collections of recommended articles, suggesting that a hybrid method may be required to completely capture all relevant articles. The established database server located at https://relishdb.ict.griffith.edu.au is freely available for the downloading of annotation data and the blind testing of new methods. We expect that this benchmark will be useful for stimulating the development of new powerful techniques for title and title/abstract-based search engines for relevant articles in biomedical research.Peer reviewe

Oxidative Stress and Obesity- and Type 2 Diabetes-Induced Heart Failure

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Métabolisme lipidique et ischémie myocardique

143 ref. *INRA, Centre de Dijon (FRA) Diffusion du document : INRA, Centre de Dijon (FRA

Modèles d’obésité abdominale et impacts sur la fonction cardiovasculaire

National audienceLe syndrome métabolique, étape préliminaire du diabète de type 2, est associé à la survenue des maladies cardio-vasculaires (athérosclérose, infarctus, cardiomyopathie). Il est relié à un excès de graisses abdominales et se traduit par de l’hypertension, de l’hypertriglycéridémie, de l’hyperinsulinémie et de la résistance à l’insuline. Les études récentes montrent que le syndrome métabolique agit sur la fonction cardiaque qui devient insuffisante dans la phase tardive de la pathologie. L’objectif du travail a consisté à évaluer l’influence du syndrome métabolique sur le fonctionnement du coeur dans la phase précoce de la pathologie. Les animaux, des rats mâles de souche Wistar âgés de 3 mois, ont été nourris pendant 12 semaines avec un régime contenant 54% de lipides dont 50% de saindoux (source d’acides gras mono-insaturés) et 4% d’huile de soja. Le groupe témoin ne contenait que 5% de lipides avec une composition en acides gras équilibrée pour cet animal de laboratoire. Dans d’autres expériences, des rats Zucker diabétiques ont été utilisés et comparés à leurs homologues maigres. L’alimentation, d’origine commerciale, était équilibrée pour les deux groupes d’animaux. Des tests de tolérance au glucose et de sensibilité à l’insuline ont été tout d’abord effectués. La fonction cardiaque a été évaluée sous des angles divers incluant l’estimation de l’activité mécanique du cœur in vivo et ex vivo, l’étude de la réactivité des vaisseaux coronaires en présence ou non d’inhibiteurs et la mesure de certains aspects du fonctionnement des fibroblastes. La composition en acides gras des phospholipides cardiaques a également été déterminée et elle éclaire d’un jour nouveau les résultats de la réactivité coronaire. Dans d’autres travaux, le régime riche en saindoux a été administré pendant une période de 7 mois et le métabolisme des mitochondries cardiaques a été évalué. Les résultats obtenus expliquent en grande partie le paradoxe de l’obésité qui est caractérisé par une meilleure survie des patients après un accident cardiaque aig

Oxidative Stress and Obesity- and Type 2 Diabetes-Induced Heart Failure

Obesity is a risk factor for the development of type 2 diabetes (T2D), which is associated with cardiovascular diseases [...]</jats:p

Body adiposity dictates different mechanisms of increased coronary reactivity related to improved in vivo cardiac function.

International audienceBACKGROUND: Saturated fatty acid-rich high fat (HF) diets trigger abdominal adiposity, insulin resistance, type 2 diabetes and cardiac dysfunction. This study was aimed at evaluating the effects of nascent obesity on the cardiac function of animals fed a high-fat diet and at analyzing the mechanisms by which these alterations occurred at the level of coronary reserve. MATERIALS AND METHODS: Rats were fed a control (C) or a HF diet containing high proportions of saturated fatty acids for 3 months. Thereafter, their cardiac function was evaluated in vivo using a pressure probe inserted into the cavity of the left ventricle. Their heart was isolated, perfused iso-volumetrically according to the Langendorff mode and the coronary reserve was evaluated by determining the endothelial-dependent (EDV) and endothelial-independent (EIV) vasodilatations in the absence and presence of endothelial nitric oxide synthase and cyclooxygenase inhibitors (L-NAME and indomethacin). The fatty acid composition of cardiac phospholipids was then evaluated. RESULTS: Although all the HF-fed rats increased their abdominal adiposity, some of them did not gain body weight (HF- group) compared to the C group whereas other ones had a higher body weight (HF+). All HF rats displayed a higher in vivo cardiac activity associated with an increased EDV. In the HF- group, the improved EDV was due to an increase in the endothelial cell vasodilatation activity whereas in the HF+ group, the enhanced EDV resulted from an improved sensitivity of coronary smooth muscle cells to nitric oxide. Furthermore, in the HF- group the main pathway implicated in the EDV was the NOS pathway while in the HF+ group the COX pathway. CONCLUSIONS: Nascent obesity-induced improvement of cardiac function may be supported by an enhanced coronary reserve occurring via different mechanisms. These mechanisms implicate either the endothelial cells activity or the smooth muscle cells sensitivity depending on the body adiposity of the animals

Fatty acid oxidation in the heart

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Cellular and mitochondrial energy metabolism in the stunned myocardium

International audienceThe influence of cardiac stunning on the oxidation of fatty acids and the oxidative phosphorylation in mitochondria was investigated. Rat hearts were perfused for 15 min according to the working mode with a Krebs-Henseleit buffer containing glucose (11 mM). The hearts were then maintained in normoxic conditions (C group) or subjected to a 15-min global no-flow normothermic ischemia followed by a 30-min reperfusion (R group). Throughout the perfusion, the aortic and coronary flows, and the heart rate and oxygen consumption were monitored. At the end of the perfusion procedure, a bolus of 1-14C palmitate was injected in the coronary arterial bed to evaluate the fatty acid oxidation. Two sub-populations of mitochondria were isolated from each heart by either mechanical (ME mitochondria) or enzymic (EE mitochondria) extraction and their respiration properties were evaluated. Furthermore, the mitochondrial energy production (ATP and creatine phosphate) was assessed. During ischemia, the aortic flow was suppressed and recovered only to approximately 50% of the preischemic value during reperfusion. This mechanical stunning was associated with an important reduction of the stroke volume (–37%,ppμL O2/min/gww and the venous O2 concentration increased to 5.1±0.572 μL O2/mL (instead of 2.9±0.342 μL O2/mL in the C group), although due to large SD, only the latter was statistically significant. A decrease in metabolic effeciency (42±14.4 vs 106±16.8 mL/μL O2 in the C group) and an increase in palmitate oxidation to oxygen consumption ratio (77±10.1 vs 47.6±4.25 % beta-oxidized palmitate/μL O2 in the C group) were observed. This increased fatty acid contribution in the oxidation metabolism could be responsible for some oxygen wasting and could contribute to decrease the energy available for the contraction despite the normal cardiac oxygen uptake. Furthermore, the respiration parameters of the mitochondria were similar in the C and R groups when glutamate (20 mM) or palmitoylcarnitine (25 μM) were used as substrate. ME mitochondria of R group displayed a reduced rate of ATP production (118±29.5 vs 180±14.5 nmoles/min/mg proteins in the C group) without altered creatine phosphate production. The presence of calcium in the medium (10–5 M) provoked a decrease in ATP production. These effects were not observed with EE mitochondria. Thus, a decreased energy production resulting from a substrate effect and/or a decreased mitochondrial phosphorylative capacity could be associated with the mechanical stunning

Adaptation of the coronary microvascular system by a highfat diet: cross-interaction study between diet and ageing

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