Search

Hierarchical organization is the hallmark of many social vertebrates. Associations between social rank and health are reported within many species, including humans. Yet, the mechanisms underlying these associations are poorly understood. The stress response, specific to the social rank in many animals, is also involved in many psychiatric pathologies. This suggests a role of stress response in the process linking social status and behavior. My PhD work aims to better understand the associations that exist between social rank and individual behavior in tetrad housed mice. My work also seeks to clarify the direction of this association by observing the consequences of social positions on behavior and vulnerability to psychiatric illnesses, and reciprocally, by identifying early individual markers that can participate in shaping social fate. At the physiological level, I am focusing on the stress response and its consequences on the dopamine (DA) system, as potential mediator for such social-related phenotypes. To address these questions, I first assessed adult male wild-type mice for social rank with precedence, territorial and competition tests. I then tested animals of different social ranks for behaviors such as anxiety, sociability and cognitive skills either before or after hierarchy establishment. We recorded the electrophysiological activity of DA cells in the ventral tegmental area. I quantified the DA release throughout the mesocorticolimbic pathway and assessed mice for depressive-like behaviors and addiction. Finally, I addressed the role of the glucocorticoids by assessing mutated mice lacking glucocorticoids receptor in DAceptive cells for social dominance., L'organisation hiérarchique est la marque de nombreux vertébrés. Des associations entre rang social et état de santé sont signalées chez de nombreuses espèces incluant l’humain. Cependant, les mécanismes impliqués sont mal compris. La réponse au stress, spécifique au rang social chez de nombreux animaux, intervient dans de nombreuses pathologies psychiatriques. Ceci suggère un rôle de la réponse au stress dans le processus liant statut social et comportement. Mon travail de thèse vise à mieux comprendre les associations qui existent entre le rang social et le comportement individuel chez la souris. Mon travail vise à clarifier la direction de cette association en observant les conséquences du rang social sur le comportement et la vulnérabilité aux maladies psychiatriques, et réciproquement, en identifiant des marqueurs individuels précoces pouvant contribuer à façonner le destin social. Au niveau physiologique, je me concentre sur la réponse au stress et ses conséquences sur le système dopaminergique (DA), en tant que médiateur potentiel des phénotypes sociaux. Pour répondre à ces questions, j'ai évalué le rang social de mâles adultes C57BL/6 via des tests compétitifs. J'ai ensuite testé ces animaux pour l'anxiété, la sociabilité et les compétences cognitives, avant et après établissement hiérarchique. Nous avons enregistré l'activité électrophysiologique de cellules DA dans la région tégmentale ventrale. J'ai quantifié la libération de DA dans la voie mésocorticolimbique et testé les souris pour la dépression et la dépendance. Enfin, j’ai évalué les conséquences d’une inactivation du récepteur des glucocorticoïdes dans les cellules DAceptives pour la dominance sociale.

Hierarchical organization is the hallmark of many social vertebrates. Associations between social rank and health are reported within many species, including humans. Yet, the mechanisms underlying these associations are poorly understood. The stress response, specific to the social rank in many animals, is also involved in many psychiatric pathologies. This suggests a role of stress response in the process linking social status and behavior. My PhD work aims to better understand the associations that exist between social rank and individual behavior in tetrad housed mice. My work also seeks to clarify the direction of this association by observing the consequences of social positions on behavior and vulnerability to psychiatric illnesses, and reciprocally, by identifying early individual markers that can participate in shaping social fate. At the physiological level, I am focusing on the stress response and its consequences on the dopamine (DA) system, as potential mediator for such social-related phenotypes. To address these questions, I first assessed adult male wild-type mice for social rank with precedence, territorial and competition tests. I then tested animals of different social ranks for behaviors such as anxiety, sociability and cognitive skills either before or after hierarchy establishment. We recorded the electrophysiological activity of DA cells in the ventral tegmental area. I quantified the DA release throughout the mesocorticolimbic pathway and assessed mice for depressive-like behaviors and addiction. Finally, I addressed the role of the glucocorticoids by assessing mutated mice lacking glucocorticoids receptor in DAceptive cells for social dominance.; L'organisation hiérarchique est la marque de nombreux vertébrés. Des associations entre rang social et état de santé sont signalées chez de nombreuses espèces incluant l’humain. Cependant, les mécanismes impliqués sont mal compris. La réponse au stress, spécifique au rang social chez de nombreux animaux, intervient dans de nombreuses pathologies psychiatriques. Ceci suggère un rôle de la réponse au stress dans le processus liant statut social et comportement. Mon travail de thèse vise à mieux comprendre les associations qui existent entre le rang social et le comportement individuel chez la souris. Mon travail vise à clarifier la direction de cette association en observant les conséquences du rang social sur le comportement et la vulnérabilité aux maladies psychiatriques, et réciproquement, en identifiant des marqueurs individuels précoces pouvant contribuer à façonner le destin social. Au niveau physiologique, je me concentre sur la réponse au stress et ses conséquences sur le système dopaminergique (DA), en tant que médiateur potentiel des phénotypes sociaux. Pour répondre à ces questions, j'ai évalué le rang social de mâles adultes C57BL/6 via des tests compétitifs. J'ai ensuite testé ces animaux pour l'anxiété, la sociabilité et les compétences cognitives, avant et après établissement hiérarchique. Nous avons enregistré l'activité électrophysiologique de cellules DA dans la région tégmentale ventrale. J'ai quantifié la libération de DA dans la voie mésocorticolimbique et testé les souris pour la dépression et la dépendance. Enfin, j’ai évalué les conséquences d’une inactivation du récepteur des glucocorticoïdes dans les cellules DAceptives pour la dominance sociale.

Glucocorticoids (GC) regulate many essential biological functions by activating the glucocorticoid receptor (GR). GR loss-of function mutations are responsible for GC resistance syndrome, often associated with high blood pressure, hirsutism, bilateral adrenal hyperplasia (BAH) and obesity. Herein, functional characterization of 13 GR variants is presented (expression and binding studies, transactivation assays, subcellular localization) 6 variants were discovered with next-generating sequencing and had no functional impact on GR signaling while 7 GR loss-of-function mutations were mainly discovered during the National Clinical Hospital Research Program, Muta-GR. This PHRC discloses a 5% prevalence of GR loss-of-function mutations in a cohort of 100 patients with BAH, biological hypercortisolism and/or hypertension without Cushing signs. A GR haploinsuffisiency was demonstrated by a reduced dexamethasone-induced FKBP5 expression in skin fibroblasts of some patients harbouring GR loss-of-function mutations. These patients often presented with hypercorticism, hypokalemia, low renin and aldosterone levels, consistent with a pseudohypermineralocorticism. We showed that HSD11B2 encoding the 11β-HSD2 enzyme inactivating GC, is a direct GR target gene by transient transfection of reporter gene, RT-qPCR, LC/MSMS and ChIP. We failed to introduce GR loss-of-function mutations in human preadipocytes and adrenocortical cells by Crispr/Cas 9 technology. This work should facilitate selection of patients in whom GR mutation may be search, enabling an appropriate follow-up.; Les glucocorticoïdes (GC), généralement sécrétés par le cortex surrénalien, exercent de très nombreuses fonctions dans l’organisme, via leur liaison au récepteur des glucocorticoïdes (GR). Les rares mutations inactivatrices du GR déjà décrites, sont responsables d’un syndrome de résistance aux GC et peuvent conduire à une hypertension artérielle (HTA), une hyperplasie surrénalienne (HBS), un hirsutisme et une obésité. Dans ce travail, nous avons caractérisé fonctionnellement 13 variants hétérozygotes du GR (expression, transactivation, localisation subcellulaire,...). Six variants du GR, découverts par séquençage à haut débit (NGS) ne sont pas pathogènes alors que 7 mutations hétérozygotes originales délétères ont été identifiées dans le cadre du protocole hospitalier de recherche clinique (Muta-GR). Ce PHRC a permis de préciser une prévalence à 5% de mutations inactivatrices du GR dans une cohorte de 100 patients avec HBS associée à une HTA et/ou un hypercortisolisme biologique sans signe clinique de Cushing.Une haploinsuffisance du GR, démontrée par la diminution d’induction par la déxamethasone du gène cible FKBP5, a été mise en évidence dans les fibroblastes cutanés de certains patients porteurs de mutations inactivatrices du GR. Ces patients présentent souvent un hypercorticisme avec hypokaliémie, aldostérone et rénine basse, signant un pseudohyperaldostéronisme. Nous avons démontré que le gène HSD11B2 codant pour l’enzyme 11β-HSD2, assurant l’inactivation des GC, est une cible directe du GR comme démontré par transfection transitoire de gène-rapporteur, RT-qPCR, LC/MSMS et ChIP. L’établissement des modèles de knock-in de mutations GR par stratégie Crispr/cas9 dans des lignées cellulaires préadipocytaires ou corticosurrénaliennes humaines s’est soldé par un échec. Ce travail devrait faciliter la sélection des patients chez qui la recherche de mutation inactivatrice du GR doit être faite et invite à un suivi régulier de ces patients.

Glucocorticoids (GC) are among the medications most commonly prescribed because of their anti-inflammatory and immunosuppressive properties. However, high doses can lead to side effects including GC-induced diabetes and lipodystrophy. The contribution of adipocyte glucocorticoid receptor (GR) in the molecular mechanisms of these complications remains to be investigated. The goal of this study was to determine the precise role of the GR in the development of insulin-resistance and associated metabolic dysregulations in a context of hypercorticism. For this purpose, we have generated an inducible mouse model of GR invalidation specifically in the adipocyte (AdipoGR-KO), which was submitted to a four-week corticosterone treatment. Metabolic phenotype of AdipoGR-KO mice showed an increase of fat mass associated with a paradoxical improvement of glucose tolerance, insulin sensitivity, lipid profile and liver steatosis compared to WT mice. Preferential and beneficial fat storage in adipose tissue prompted us to investigate the mechanisms involved in the excessive development of adipose tissue, in particular the vascularization. Surprisingly, our results showed a higher development of capillary network in fat pads of AdipoGR-KO mice, associated with a strong induction of the angiogenic factor VEGF-A and its transcriptional regulator HIF-1α. Thus, we show for the first time that GR could be a limiting factor of adipose tissue expansion through the inhibition of the angiogenic process., Les glucocorticoïdes (GC) font partie des médicaments les plus prescrits en raison de leurs propriétés anti-inflammatoires et immunosuppressives, cependant à fortes doses ils sont responsables du développement d’un diabète cortico-induit et d’une lipodystrophie. La contribution du récepteur adipocytaire des glucocorticoïdes (GR) dans ces effets délétères reste à ce jour peu documentée. L’objectif de ce travail de thèse était de déterminer dans un contexte d’hypercorticisme le rôle précis du GR adipocytaire dans le développement de l’insulino-résistance et des troubles métaboliques associés. Pour mener à bien ce projet, le laboratoire a généré un modèle murin d’invalidation conditionnelle du GR spécifiquement dans l’adipocyte (AdipoGR-KO), soumis à un traitement par la corticostérone. Le phénotypage métabolique montre chez les animaux AdipoGR-KO une augmentation de l’adiposité associée, paradoxalement, à une amélioration de la tolérance au glucose, de la sensibilité à l’insuline, du profil lipidique et de la stéatose hépatique. Le stockage préférentiel et bénéfique des lipides dans les dépôts adipeux nous a incité à étudier les mécanismes mis en jeu lors du développement physiopathologique du tissu adipeux, et en particulier de sa vascularisation. De façon étonnante, nos résultats indiquent un fort développement du réseau vasculaire des dépôts adipeux associé à une induction de l’expression du facteur pro-angiogénique VEGF-A et de son régulateur transcriptionnel HIF-1α. Ainsi, nous montrons pour la première fois que le GR pourrait être un facteur limitant de l’expansion du tissu adipeux via l’inhibition du processus d’angiogenèse.

Pancreatic beta cells synthesize and secrete insulin, the only hypoglycemic hormone in the body. These cells play a central role in the onset of diabetes. To protect the functional beta-cell mass is essential. The GLP-1 receptor, which belongs to the class B of the G protein-coupled receptor (GPCR) family, is a major therapeutic target in type 2 diabetes. Through its receptor, GLP-1 potentiates glucose-induced insulin secretion and improves the survival of pancreatic beta cells. Glucocorticoids are stress hormones implied in energetic metabolism and are widely used in therapeutics for their anti-inflammatory, immunosupressive and anti-allergic properties. Neverless, on chronic administration, glucocorticoids can induce metabolic syndrome especially due beta cell functional mass impairement. Here, we characterized the impact of a prolonged exposure of pancreatic beta cells to a synthetic glucocorticoid (dexamethasone) on biological actions of glucose and GLP-1.We show that a chronic exposure of beta cells to dexamethasone exerted deleterious effects on glucose-induced insulin secretion and ERK1/2 (Extracelllular Regulated Kinases 1/2) activation. In contrast, we observed that the glucocorticoid treatment increased GLP-1 receptor expression at the plasma membrane and improved the Galpha s protein coupling leading to an enhancement of cAMP production (2 fold increase). Despite the negative impact on glucose effects, glucocorticoids did not impair neither GLP-1-induced insulin secretion nor ERK1/2 activation. This study reveals that a glucocorticoid chronic exposure 1) regulates GLP-1 receptor trafficking and increases its expression to the plasma membrane, 2) causes supersensitization of Gαs-associated signaling, and 3) could impact on therapeutic effects of GLP-1 receptor-based drugs.; Les cellules béta pancréatiques synthétisent et sécrètent l’insuline, unique hormone hypoglycémiante de l’organisme. Ces cellules jouent un rôle central dans l’apparition du diabète, préserver leurs masses fonctionnelles est donc essentiel. Le récepteur GLP-1, appartenant à la classe B de la super famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs), est considéré comme une cible thérapeutique majeure dans le traitement du diabète de type 2. Via son récepteur, le GLP-1 potentialise la sécrétion d’insuline en réponse au glucose et favorise la survie des cellules beta. Les glucocorticoïdes sont des hormones du stress impliquées dans la régulation énergétique, largement utilisés en thérapeutique pour leur propriétés anti-inflammatoire, immunosuppresseur et antiallergique. Néanmoins, les glucocorticoïdes administrés en chronique sont diabétogènes en exerçant notamment des effets délétères sur les cellules beta. Nous avons caractérisé l’impact d’une exposition prolongée des cellules beta à un glucocorticoïde de synthèse (la dexaméthasone) sur les actions biologiques du glucose et du GLP-1. Nous montrons qu’une exposition prolongée des cellules beta à la dexaméthasone exerce des effets délétères en inhibant la sécrétion d’insuline en réponse au glucose et l’activation des kinases de survie ERK1/2 (Extracellular Regulated Kinases 1/2). A l’inverse, nous démontrons que l’exposition prolongée des cellules bêta à la dexaméthasone favorise le maintien du récepteur GLP-1 à la membrane plasmique, augmente le couplage du récepteur à la protéine Galpha s, ce qui se traduit par une production de second messager (AMPc) intracellulaire doublée. Malgré une diminution des effets du glucose, la sécrétion d’insuline et l’activation des kinases ERK1/2 en réponse au GLP-1 ne sont pas affectées. Cette étude révèle qu’une exposition chronique des cellules beta aux glucocorticoïdes 1) régule le trafficking du récepteur GLP-1 et favorise son maintien à la surface cellulaire, 2) hypersensibilise la signalisation du récepteur GLP-1 dépendante de la protéine Gαs , et 3) pourrait impacter les effets thérapeutiques des molécules ciblant l’activation du récepteur GLP-1.

Les neutrophiles sont généralement considérés résistants aux glucocorticoïdes. Cependant, peu d’études comparant l’effet de ces drogues sur les neutrophiles et les autres leucocytes sanguins (monocytes, lymphocytes et éosinophiles) ont été rapportées. Dans notre étude, nous avons évalué la réponse aux glucocorticoïdes de ces deux populations cellulaires chez le cheval et l’homme. Les cellules, préalablement isolées du sang de 6 chevaux et 4 sujets humains sains, ont été incubées pendant 5 h en présence de lipopolysaccharide (LPS; 100 ng/mL) seul ou combiné avec de l’hydrocortisone, de la prednisolone ou de la dexaméthasone (10-8M et 10-6M). L’expression d’ARNm pour l’IL-1β, le TNF-α, l’IL-8, la glutamine synthétase et le récepteur α des glucocorticoïdes (GR-α) a été quantifiée par qPCR. Les neutrophiles équins ont également été incubés pendant 20 h en présence de ces 3 glucocorticoïdes et la survie cellulaire a été évaluée par cytométrie de flux et microscopie optique. Nous avons démontré que les glucocorticoïdes inhibaient l’expression des gènes pro-inflammatoires induite par le LPS pour les deux populations cellulaires chez les deux espèces étudiées. L’expression de la glutamine synthétase était également significativement augmentée par les glucocorticoïdes chez les neutrophiles et les autres leucocytes sanguins équins. De manière générale, l’intensité de la réponse aux glucocorticoïdes s’est avérée similaire dans les 2 populations leucocytaires et chez les deux espèces. Les glucocorticoïdes augmentaient également la survie des neutrophiles équins, phénomène également rapporté dans d’autres espèces. Ainsi, les glucococorticoïdes exercent des effets d’intensité comparable sur les neutrophiles et les autres leucocytes sanguins. Nous spéculons que la faible réponse à la corticothérapie observée lors de maladies inflammatoires chroniques neutrophiliques comme l’asthme sévère ou la Maladie Pulmonaire Obstructive Chronique (MPOC) ne s’explique pas par une corticorésistance intrinsèque des neutrophiles., Neutrophils are generally considered resistant to glucocorticoids compared to other inflammatory cells. However, there are few studies comparing the effects of glucocorticoids in neutrophils and those of other blood leukocytes (monocytes, lymphocytes and eosinophils). In our study, we assessed glucocorticoid-responsiveness in equine and human peripheral blood neutrophils and in neutrophil-depleted leukocytes. Cells were isolated from 6 healthy horses and 4 human healthy subjects. They were incubated for 5 h with or without lipopolysaccharide (LPS; 100 ng/mL) alone or combined with hydrocortisone, prednisolone or dexamethasone (10-8M and 10-6M). IL-1β, TNF-α, IL-8, glutamine synthetase and Glucocorticoid Receptor α (GR-α) mRNA expression was quantified by qPCR. Equine neutrophils were also incubated for 20 h with or without the three glucocorticoids and cell survival was assessed by flow cytometry and light microscopy. We found that glucocorticoids down-regulated LPS-induced pro-inflammatory mRNA expression in both cell populations and species. These drugs also significantly increased glutamine synthetase gene expression in both equine cell populations. The magnitude of glucocorticoid response was generally similar in both cell populations and species. As reported in other species, glucocorticoids significantly increase the survival in equine neutrophils. Based on these results, it appears that glucocorticoids exert effects of similar magnitude on neutrophils and on other blood leukocytes. We speculate that the poor response to glucocorticoids observed in some chronic neutrophilic human diseases such as severe asthma or Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is not explained by an inherent attenuated response of neutrophils to these drugs.

Ovarian hormones, estradiol and progesterone, are known to promote breast carcinogenesis in BRCA1 mutated women. Using normal mammary gland xenografted in mice, we found that hormonal responses were deregulated in a heterogeneous fashion within BRCA1 mutation carriers. These observations raise the question of a potential use ofantiprogestin treatment as ulipristal acetate (UPA) to prevent breast tumorigenesis in BRCA1mutated women. Studies with this experimental model and epithelial normal breast cells in vitro, revealed that UPA alone had no proliferative activity on breast tissue but was efficient to inhibit proliferative activity when induced by progesterone treatment in mutated tissue. UPAcould be a promising treatment to prevent breast tumorigenesis for some mutated women. In addition, we observed a severe decrease of the phosphorylated Serine 211 glucocorticoid receptor isoform in BRCA1 carriers compared to non mutated tissue. This observation suggests that the glucocorticoid receptor expression and activation should be taken intoaccount in BRCA1 carriers., Les hormones ovariennes sont impliquées dans le développement du cancer du sein des femmes porteuses de mutations du gène BRCA1. L’étude du tissu mammaire normal de femmes mutées et non mutées nous a permis de montrer des altérations de la signalisation de l’estradiol et la progestérone dans un modèle de greffes chez la souris. Ces dérégulations concernent l’activité proliférative et l’expression des récepteurs hormonaux, et sont hétérogènes d’une patiente mutée à l’autre. De plus, une diminution de l’expression de la forme phosphorylée en sérine 211 du récepteur des glucocorticoïdes a été mise en évidence dans le tissu muté BRCA1. Ces observations posent la question de la place d’unantiprogestatif/anti-glucocorticoïde tel que l’ulipristal acétate (UPA) dans le traitement préventif des femmes mutées pour BRCA1. Les effets de l’UPA ont été caractérisés in vitro dans les cellules mammaires normales pour préciser les conséquences de son utilisation sur le sein. Son action a ensuite été examinée sur les xénogreffes de sein de patientes mutées et non mutées. Nous montrons que l’UPA est capable d’inhiber la prolifération du tissu muté lorsqu’elle est induite par la progestérone. Ce résultat encourage son utilisation dans la prévention tumorale mais indique une spécificité d’action en fonction des dérégulations hormonales associées au tissu muté.

International audience; Glucocorticoid treatment is often linked to increased whole-body energy expenditure and hypermetabolism. Glucocorticoids affect mitochondrial energy production, notably in the liver, where they lead to mitochondrial uncoupling reducing the efficacy of oxidative phosphorylation. However, the signaling pathways involved in these phenomena are poorly understood. Here we treated HepG2 cells with dexamethasone for different times and, by using different combinations of inhibitors, we showed that dexamethasone treatment leads to recruitment of two main signaling pathways. The first one involves a G-protein coupled membrane glucocorticoid binding site and rapidly decreases complexes I and II activities while complex III activity is upregulated in a p38MAPK dependent mechanism. The second one implies the classical cytosolic glucocorticoid receptor and triggers long-term transcriptional increases of respiration rates and of complex IV activity and quantity. We concluded that mitochondria are the target of multiple dexamethasone-induced regulatory pathways that are set up gradually after the beginning of hormone exposure and that durably influence mitochondrial oxidative phosphorylation.