Endocrinologie et communications cellulaires

Cellular communication, endocrinolog

Endocrinologie et communications cellulaires

Cet ouvrage d'endocrinologie générale, sexuelle et moléculaire présente aussi bien les données fondamentales qu'il est indispensable de posséder que les apports plus récents de l'endocrinologie moderne : rythme biologique, physiologie des récepteurs, modes d'action des hormones

Effet de la concentration du glucose circulant sur la fonction vasculaire au cours du vieillissement. Action sur les flux calciques et la vasomotricité induite par les peptides d’élastine

La glycémie est un paramètre physiologique qui est finement régulé afin d’assurer un apport énergétique optimal aux cellules de l’organisme malgré la variation des besoins tissulaires en glucose. L’altération physiopathologique du système de régulation de la glycémie conduit à des dysfonctionnements de nombreux types cellulaires. Par exemple, le diabète augmente de façon considérable la morbidité et la mortalité liées à des accidents cardiovasculaires et constitue aujourd’hui un problème de santé publique majeur. De nombreux travaux in vivo et in vitro ont étudié l’impact du taux de glucose extracellulaire sur les cellules musculaires lisses et endothéliales vasculaires. L’expression ainsi que l’activité de protéines impliquées dans des processus variés comme la vasodilatation (eNOS), l’adhérence cellulaire endothéliale (ICAM-1, VCAM-1), le transport de glucose (GLUT-1) ou encore la production de radicaux libres sont régulés par la glycémie. Les récepteurs nucléaires de la famille des PPAR (peroxisome proliferator-activated receptor) impliqués dans le contrôle du métabolisme lipidique et glucidique semblent par ailleurs exercer une action vasculaire directe dans la régulation, par le taux de glucose extracellulaire, de fonctions cellulaires, renforçant leur position de cible pharmacologique d’intérêt dans la préservation voire l’amélioration de la fonction vasculaire. La glycémie intervient également dans la régulation de processus généraux comme la prolifération et la mort cellulaire. Concernant la fonction contractile des vaisseaux, l’hypoglycémie et l’hyperglycémie modulent la réactivité vasculaire en agissant au niveau de la production de substances vasomotrices et de la réponse cellulaire à ces molécules en modifiant notamment l’activité de canaux ioniques (K+ et Ca2+) ou en interférant avec certaines voies de signalisation (NO). Par exemple, l’effet vasorelaxant des peptides d'élastine est modulée en fonction de l’âge par l’action régulatrice qu’exerce la glycémie sur l’activité des canaux calciques endothéliaux. Les variations anormales chroniques du taux de glucose circulant semblent donc être directement responsables de l’altération de la fonction endothéliale et musculaire lisse dans la pathogenèse cardiovasculaire des patients souffrant de dérégulations de la glycémie

Evolution, en fonction de l'âge, des canaux potassiques sensibles à l'ATP (effets d'un traitement chronique par le nicorandil sur le système cardiovasculaire de rat)

Les canaux potassiques sensibles à l'ATP(Katp) présents dans de nombreux types cellulaires sont activés lorsque la cellule est confrontée à un stress métabolique. Au niveau des cardiomyocytes leur ouverture est responsable, au cours de l'ischémie, du raccourcissement de la durée des potentiels d'action. Le nicorandil, ouvreur des canaux Katp et donneur de NO possède une structure particulière qui lui confère des propriétés de cardioprotecteur et d'antioxydant. Ces propriétés sont importantes car les canaux Katp possèdent des groupements thiols qui peuvent être altérés par les radicaux libres au cours du vieillissement. Ce travail de thèse a consisté en l'étude chez le rat, au cours du vieillissement, des effets d'un traitement chronique par le nicorandil sur la fonction du système cardiovasculaire ainsi que sur l'évolution de l'activité des canaux Katp de cardiomyocytes ventriculaires. Nous avons caractérisé les canaux Katp et mis en évidence la relation entre l'activité de ces canaux et leur état d'oydation.Quel que soit l'âge de l'animal, le traitement chronique par lenicorandil maintient les canaux Katp dans un état réduit et améliore les performances du coeur lorsque celui-ci subit un épisode d'ischémie-reperfusion. De plus, il permet à des paramètres du coeur et des vaisseaux modifiés par le vieillissement (la durée des potentiels d'action monophasiques ventriculaires, la pression artérielle, les effets de la noradrénaline sur le tonus vasculaire) de revenir à des valeurs observées chez des animaux jeunes. enfin, nous avons vérifié que la vasodilatation aortique induite par le nicorandil était réalisée via ses propriétés de donneur de NO. En conclusion, le nicorandil administré d'une façon chronique semble être une molécule capable de réduire les effets délétères de l'ischémie-reperfusion et du vieillissement.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

NO Synthesis, Unlike Respiration, Influences Intracellular Oxygen Tension

International audienceWe have developed a new phosphorescent probe, PdTCPPNa 4 , whose luminescence properties are affected by local variations of intracellular oxygen tension (PO 2). Spectrofluorometric measurements on living human umbilical venous endothelial cells loaded with this molecule show that a decrease in extracellular oxygen tension induces a decrease of PO 2 , illustrating the phenomenon of oxygen diffusion and validating the use of this probe in living cells. Moreover, KCN-or 2,4-dinitrophenol-induced modifications of respiration do not lead to detectable PO 2 variations, probably because O 2 diffusion is sufficient to allow oxygen supply. On the contrary, activation by acetylcholine or endothelial nitric oxide synthase (eNOS), which produces NO while consuming oxygen, induces a significant decrease in PO 2 , whose amplitude is dependent on the acetylcho-line dose, i.e., the eNOS activity level. Hence, activated cytosolic enzymes could consume high levels of oxygen which cannot be supplied by diffusion, leading to PO 2 decrease. Other cell physiology mechanisms leading to PO 2 variations can now be studied in living cells with this probe

NO Synthesis, Unlike Respiration, Influences Intracellular Oxygen Tension

International audienceWe have developed a new phosphorescent probe, PdTCPPNa 4 , whose luminescence properties are affected by local variations of intracellular oxygen tension (PO 2). Spectrofluorometric measurements on living human umbilical venous endothelial cells loaded with this molecule show that a decrease in extracellular oxygen tension induces a decrease of PO 2 , illustrating the phenomenon of oxygen diffusion and validating the use of this probe in living cells. Moreover, KCN-or 2,4-dinitrophenol-induced modifications of respiration do not lead to detectable PO 2 variations, probably because O 2 diffusion is sufficient to allow oxygen supply. On the contrary, activation by acetylcholine or endothelial nitric oxide synthase (eNOS), which produces NO while consuming oxygen, induces a significant decrease in PO 2 , whose amplitude is dependent on the acetylcho-line dose, i.e., the eNOS activity level. Hence, activated cytosolic enzymes could consume high levels of oxygen which cannot be supplied by diffusion, leading to PO 2 decrease. Other cell physiology mechanisms leading to PO 2 variations can now be studied in living cells with this probe

Microfibrils and fibrillin-1 induce integrin-mediated signaling, proliferation and migration in human endothelial cells.

International audienceMicrofibrils are macromolecular complexes associated with elastin to form elastic fibers that endow extensible tissues, such as arteries, lungs, and skin, with elasticity property. Fibrillin-1, the main component of microfibrils, is a 350-kDa glycoprotein for which genetic haploinsufficiency in humans can lead to Marfan syndrome, a severe polyfeatured pathology including aortic aneurysms and dissections. Microfibrils and fibrillin-1 fragments mediate adhesion of several cell types, including endothelial cells, while fibrillin-1 additionally triggers lung and mesangial cell migration. However, fibrillin-1-induced intracellular signaling is unknown. We have studied the signaling events induced in human umbilical venous endothelial cells (HUVECs) by aortic microfibrils as well as recombinant fibrillin-1 Arg-Gly-Asp (RGD)-containing fragments PF9 and PF14. Aortic microfibrils and PF14, not PF9, substantially and dose dependently increased HUVEC cytoplasmic and nuclear calcium levels measured using the fluorescent dye Fluo-3. This effect of PF14 was confirmed in bovine aortic endothelial cells. PF14 action in HUVECs was mediated by αvβ3 and α5β1 integrins, phospholipase-C, inosital 1,4,5-trisphosphate, and mobilization of intracellular calcium stores, whereas membrane calcium channels were not or only slightly implicated, as shown in patch-clamp experiments. Finally, PF14 enhanced endothelial cell proliferation and migration. Hence, fibrillin-1 sequences may physiologically activate endothelial cells. Genetic fibrillin-1 deficiency could alter normal endothelial signaling and, since endothelium dysfunction is an important contributor to Marfan syndrome, participate in the arterial anomalies associated with this developmental disease

Early effects of acute γ-radiation on vascular arterial tone

1. To determine the acute effects of irradiation on the functionality of vessel, rat aortic rings were mounted in an organ bath for isometric tension measurements and irradiated ((60)Co, 1 Gy min(−1), 15 min). 2. Irradiation, which is without effect on non-contracted or endothelium-denuded vessels, led to an immediate and reversible increase in vascular tone on (−)-phenylephrine (1 μM)-precontracted aortic rings. The tension reached a plateau about 5 min after the beginning of irradiation. 3. The maximal radiation-induced contraction occurred on aortic rings relaxed by acetylcholine (ACh) (1 μM). In this condition, the addition of catalase (1000 u ml(−1)), which reduces hydrogen peroxide, and DMSO (0.1% v/v), which scavenges hydroxyl radical, had no influence on tension level while superoxide dismutase (SOD) (100 u ml(−1)), a superoxide anion scavenger, reduced the observed contraction. A similar result was obtained in the presence of indomethacin (10 μM), a cyclo-oxygenase blocker. 4. Pretreatment of rings with the nitric oxide synthase inhibitor, N(ω)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) (10–100 μM) inhibited the radiation-induced contraction. 5. This effect was dose rate-dependent and even occurred for a very low dose rate (0.06 Gy min(−1)). 6. The present results indicate that γ-radiation induces an instantaneous vascular tone increase that is endothelium and dose rate-dependent. This effect is (i) maximal when nitric oxide (NO) is produced, (ii) greatly reduced by SOD and (iii) inhibited by L-NAME, suggesting a major involvement of complexes between NO and superoxide anion