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This work aims to understand the molecular mechanisms linked to acute toxicity of glucose in the cardiomyocyte. It has been shown in the laboratory that exposure of isolated cardiomyocytes to high glucose concentration (21mM) induces an increased reactive oxygen species (ROS) production secondary to the activation of NOX2, an isoform of the NADPH oxidase. This glucotoxicity phenomenon seems to depend on a sodium/glucose cotransporter SGLT.The study of the relative expression of the SGLT isoforms revealed that SGLT1 and SMIT1 are the two isoforms mainly expressed in mouse and rat cardiomyocytes, as well as in extracts from human hearts. We constructed reference plasmids for those two cotransporters in order to establish a quantification of the expression of each of them in the heart and cardiomyocytes. Results obtained in the laboratory suggest that SGLT1 is not involved in the toxic effects of hyperglycemia. SMIT1 could be the candidate. SMIT1 is a sodium/myo-inositol cotransporter but it can also transport glucose with low affinity. We show that SMIT1 is less expressed than SGLT1 in the human heart.Our working hypothesis is that the increase in extracellular glucose concentration (hyperglycemia) would force the entry of glucose in the cardiomyocyte through SMIT1. This would trigger a sodium influx into the cell, creating an ionic signal leading to an increase in ROS production. This way, SMIT1 would acts as a glucose sensor. Downstream of SMIT1 , PKCP2 could be a signaling element necessary for the activation of NOX2. Indeed, we have shown that phosphorylation of PKCP2 is induced in hyperglycemic conditions, and that PKCP inhibition counteracts the ROS production induced by hyperglycemia.To confirm the role of SMIT1 in the glucotoxicity phenomenon , we overexpressed SMIT1 in cardiomyocytes using adenoviruses in order to assess its effect on the detection of hyperglycemia. Overexpression of SMIT1 sensitizes cardiomyocytes to glucose. The activation of NOX2 and the elevation of ROS production are indeed almost maximum at 10 mM glucose (relative to 21 mM in the control condition). PKCP2 activation is also increased at only 10 mM glucose. Mon mémoire a pour but de comprendre les mécanismes moléculaires liés à la toxicité aigüe du glucose au sein du cardiomyocyte. Il a été montré au sein du laboratoire qu'une exposition des cardiomyocytes isolés en culture primaire à une haute concentration de glucose (21mM) induit une augmentation de la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) secondaire à l'activation de NOX2, une isoforme de la NADPH oxydase. Ce phénomène de glucotoxicité semble dépendre d'un cotransporteur de type sodium/glucose SGLT. L'étude de l'expression relative des isoformes de SGLT a révélé que SGLTl-1 et SMIT1 sont les deux isoformes principalement exprimées dans les cardiomyocytes de souris et de rats, ainsi que dans des extraits de cœurs d'humains. Nous avons construit des plasmides de référence pour ces deux cotransporteurs afin d'établir une quantification de l'expression de chacune de ces isoformes dans le cœur et les cardiomyocytes. Des résultats obtenus au laboratoire suggèrent que SGLTl1n'est pas impliqué dans les effets toxiques de l'hyperglycémie . SMIT1 pourrait donc être le candidat. SMIT1 est un cotransporteur sodium/myo-inositol mais qui peut également transporter le glucose avec une faible affinité. Nous montrons que SMITl est moins exprimé que SGLT1 dans le cœur humain. Notre hypothèse de travail est que l'augmentation de la concentration extracellulaire de glucose (hyperglycémie) forcerait l'entrée de glucose dans le cardiomyocyte via SMIT1. Ceci déclencherait une entrée de sodium dans la cellule, créant un signal ionique responsable d'une augmentation de la production de ROS. SMIT1 jouerait de cette manière un rôle de senseur au glucose. En aval de SMIT1, PKCP2 serait un élément de signalisation nécessaire à l'activation de NOX2. En effet, nous avons montré que la phosphorylation de PKCP2 est induite en condition hyperglycémique, et que l'inhibition des PKCP contrecarre la production de ROS induite par l'hyperglycémie. Afin de confirmer le rôle de SMIT1 dans le phénomène de glucotoxicité, nous avons surexprimé SMITI dans des cardiomyocytes à l'aide d'une construction adénovirale pour en évaluer l'effet sur la détection de l'hyperglycémie. La surexpression de SMITI induit une augmentation de la sensibilité des cardiomyocytes au glucose. L'activation de NOX2 et l'élévation de la production de ROS sont en effet quasi maximales à 10 mM de glucose (parrapport à 21 mM dans la situation contrôle). L'activation de PKCP2 est également augmentée à seulement 1O mM de glucose.

Myocytes, Cardiac --- SLC5A3 protein, mouse --- SLC5A3 protein, human --- Glucose

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The prevalence of type II diabetes is undeniably increasing all over the world. This disease is characterized by the development of an insulin resistance and induces severe cardiovascular complications. Insulin resistance is characterized by an alteration of the insulin signalling pathway controlling glucose uptake. The AMP-activated protein kinase (AMPK), a key metabolic sensor of the cellular energetic balance, possesses common targets with insulin and, so, is considered as a potential therapeutic target for the treatment of type II diabetes. First, AMPK is able to stimulate cardiac glucose uptake independently of insulin sensitivity, allowing the restoration of an efficient insulin response in insulin-resistant cardiomyocytes. There was no specific AMPK activator available until the recent discovery of a compound named A-769662. In relation to the numerous cardiac complications induced by diabetes, the pole of cardiovascular research focused its research on the mechanism of action of this more specific AMPK activator in the heart. The aim of the present work was to characterize the effects of A-769662 on AMPK and insulin signaling in adult rat cardiomyocytes. We first analyzed the effects of A-769662 on AMPK signalling. A-769662 treatment significantly increased the phosphorylation state of AMPK and of its substrate the acetyl-CoA carboxylase. However, in contrast to what happened with previous AMPK activators like biguanides, A-769662 was not able to stimulate glucose uptake, notwithstanding the phosphorylation of AS160, an AMPK substrate implicated in the regulation of this metabolic pathway. Similarly, A-769662 did not sensitize insulin action on glucose uptake. Despite these unenthusiastic results, we decided to explore the putative effect of A-769662 compound was able to potentiate the effects of these activators on AMPK signaling and on glucose uptake. We finally showed that these contradictory results could be due to the fact that, in contrast with ancient activators, A-769662 stimulates a specific AMPK isoform. In conclusion, A-7696692, alone, does not seem to be able to play a major insulin-mimetic and –sensitizing role. However, its intensifying action on other AMPK activators makes it potentially useful to participate in the treatment of type II diabetes La prévalence du diabète de type II est en augmentation constante sur le plan mondial. Cette maladie est caractérisée par le développement d’une insulino-résistance et engendre de nombreuses complications cardiovasculaires. En état d’insulino-résistance, la voie de signalisation de l’insuline menant au captage de glucose est perturbée. La protéine kinase dépendante de l’AMP (AMPK), considérée comme un senseur métabolique clé dans la régulation de la balance énergétique cellulaire, possède des cibles communes avec l’insuline et représente une cible potentielle dans le traitement du diabète de type II. En effet, l’activation de l’AMPK stimule le captage de glucose, indépendamment de l’insuline. En outre, il a été démontré que les activateurs de l’AMPK sont capables d’augmenter la sensibilité à l’insuline permettant, ainsi, de rétablir une réponse insulinique normale dans des cardiomyocytes insulino-résistants. Jusque très récemment, il n’existait pas d’activateurs spécifiques de l’AMPK. Cependant, un nouveau composé, appelé A-769662, a attiré l’attention par sa grande spécificité. Vu les nombreux problèmes cardiaques induits par le diabète, le pôle de recherche cardio-vasculaire s’est intéressé au mécanisme d’action de ce nouveau composé. L’objectif de ce travail était de caractériser les effets de l’A-769662 sur l’AMPK et sur la voie insulinique dans le cœur. La première étape de cette étude a consisté à analyser les effets du composé A-769662 sur la voie de signalisation de l’AMPK dans la cardiomyocyte de rat adulte. L’augmentation de l’état de phosphorylation de l’AMPK et d’un substrat, l’acétyl-CoA carboxylase, nous a permis de démontrer que l’A-769662 induisait une stimulation de cette voie. Cependant, contrairement aux autres activateurs moins spécifiques de l’AMPK tels que l’oligomycine ou les biguanides, le composé A-769662 n’a montré aucune aptitude à stimuler le captage de glucose et ce, malgré une phosphorylation de l’AS160, un substrat de l’AMPK connu pour être impliqué dans la régulation de cette voie métabolique. Nous avons ensuite évalué les effets insulino-sensibilisateurs potentiels du composé A-769662. Alors que les autres activateurs de l’AMPK ont montré une capacité à potentialiser l’effet de l’insuline sur le transport de glucose, le composé A-769662 s’est révélé, de nouveau, totalement inefficace. Nous avons approfondi l’étude du compsoé A-769662 en le combinant avec d’autres activateurs de l’AMPK. Nous avons pu observer que l’A-769662 était capable de potentialiser les effets de ces activateurs sur la voie de signalisation de l’AMPK ainsi que sur le transport du glucose. Ces différents résultats, à première vue difficilement conciliables, pourraient être dus au fait que l’A-769662 stimule une isoforme un rôle insulino-sensibilisateur majeur. Toutefois, son action de potentialisation des effets d’autres activateurs de l’AMPK permet de garder l’espoir de son utilisation pharmacologique dans le traitement du diabète de type II

Diabetes Mellitus, Type 2 --- Cardiovascular System --- AMP-activated protein kinases --- Insulin Resistance --- Myocytes, Cardiac

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Human biochemistry --- Physiology: movement organs, voice and skin --- Muscle, Smooth --- Muscle Contraction. --- Myofibrils --- Myofibrils. --- Action potentials (Electrophysiology) --- -Excitation (Physiology) --- -Muscle contraction --- -Smooth muscle --- -#Lilly --- Nonstriated muscle --- Unstriated muscle --- Muscles --- Contraction of muscles --- Contractility (Biology) --- Irritability --- Nervous system --- Physiology --- Psychology --- Electrophysiology --- Myofilaments --- Myofibril --- Myofilament --- Myocytes, Cardiac --- Muscular Contraction --- Inotropism --- Contraction, Muscle --- Contraction, Muscular --- Contractions, Muscle --- Contractions, Muscular --- Inotropisms --- Muscle Contractions --- Muscular Contractions --- Muscle Strength --- physiology. --- Congresses --- Contraction --- Motility --- Excitation (Physiology) --- Muscle contraction --- Smooth muscle --- Muscle Contraction --- #Lilly --- Academic collection --- physiology --- Conferences - Meetings

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Calcium is crucial in governing contractile activities of myofilaments in cardiomyocytes, any defeats in calcium homeostasis of the cells would adversely affect heart pumping action. The characterization of calcium handling properties in human induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes (iPS-CMCs) is of significant interest and pertinent to the stem cell and cardiac regenerative field because of their potential patient-specific therapeutic use.

Calcium -- Physiological effect. --- Cardiology. --- Cytology. --- Heart cells. --- Stem cells. --- Heart cells --- Stem cells --- Calcium --- Blood Coagulation Factors --- Metals, Alkaline Earth --- Myocardium --- Adult Stem Cells --- Metabolic Phenomena --- Muscle Cells --- Pluripotent Stem Cells --- Biological Factors --- Phenomena and Processes --- Stem Cells --- Elements --- Heart --- Muscle, Striated --- Metals --- Cells --- Inorganic Chemicals --- Cardiovascular System --- Chemicals and Drugs --- Anatomy --- Muscles --- Tissues --- Induced Pluripotent Stem Cells --- Myocytes, Cardiac --- Metabolism --- Biology --- Human Anatomy & Physiology --- Health & Biological Sciences --- Physiology --- Cytology --- Physiological effect --- Metabolism. --- Cardiac cells --- Cardiocytes --- Cardiomyocytes --- Calcium metabolism --- Life sciences. --- Cell biology. --- Life Sciences. --- Stem Cells. --- Cell Biology. --- Colony-forming units (Cells) --- Mother cells --- Progenitor cells --- Cell biology --- Cellular biology --- Cytologists --- Internal medicine --- Biosciences --- Sciences, Life --- Science --- Diseases