PHYTOCHROME KINASE SUBSTRATE 1 is a phototropin 1 binding protein required for phototropism.

Phototropism, or plant growth in response to unidirectional light, is an adaptive response of crucial importance. Lateral differences in low fluence rates of blue light are detected by phototropin 1 (phot1) in Arabidopsis. Only NONPHOTOTROPIC HYPOCOTYL 3 (NPH3) and root phototropism 2, both belonging to the same family of proteins, have been previously identified as phototropin-interacting signal transducers involved in phototropism. PHYTOCHROME KINASE SUBSTRATE (PKS) 1 and PKS2 are two phytochrome signaling components belonging to a small gene family in Arabidopsis (PKS1-PKS4). The strong enhancement of PKS1 expression by blue light and its light induction in the elongation zone of the hypocotyl prompted us to study the function of this gene family during phototropism. Photobiological experiments show that the PKS proteins are critical for hypocotyl phototropism. Furthermore, PKS1 interacts with phot1 and NPH3 in vivo at the plasma membrane and in vitro, indicating that the PKS proteins may function directly with phot1 and NPH3 to mediate phototropism. The phytochromes are known to influence phototropism but the mechanism involved is still unclear. We show that PKS1 induction by a pulse of blue light is phytochrome A-dependent, suggesting that the PKS proteins may provide a molecular link between these two photoreceptor families.

CD44 attenuates activation of the hippo signaling pathway and is a prime therapeutic target for glioblastoma.

Glioblastoma multiforme (GBM) is the most aggressive brain tumor that, by virtue of its resistance to chemotherapy and radiotherapy, is currently incurable. Identification of molecules whose targeting may eliminate GBM cells and/or sensitize glioblastoma cells to cytotoxic drugs is therefore urgently needed. CD44 is a major cell surface hyaluronan receptor and cancer stem cell marker that has been implicated in the progression of a variety of cancer types. However, the major downstream signaling pathways that mediate its protumor effects and the role of CD44 in the progression and chemoresponse of GBM have not been established. Here we show that CD44 is upregulated in GBM and that its depletion blocks GBM growth and sensitizes GBM cells to cytotoxic drugs in vivo. Consistent with this observation, CD44 antagonists potently inhibit glioma growth in preclinical mouse models. We provide the first evidence that CD44 functions upstream of the mammalian Hippo signaling pathway and that CD44 promotes tumor cell resistance to reactive oxygen species-induced and cytotoxic agent-induced stress by attenuating activation of the Hippo signaling pathway. Together, our results identify CD44 as a prime therapeutic target for GBM, establish potent antiglioma efficacy of CD44 antagonists, uncover a novel CD44 signaling pathway, and provide a first mechanistic explanation as to how upregulation of CD44 may constitute a key event in leading to cancer cell resistance to stresses of different origins. Finally, our results provide a rational explanation for the observation that functional inhibition of CD44 augments the efficacy of chemotherapy and radiation therapy.

A comprehensive analysis of gene expression profiles in distal parts of the mouse renal tubule.

The distal parts of the renal tubule play a critical role in maintaining homeostasis of extracellular fluids. In this review, we present an in-depth analysis of microarray-based gene expression profiles available for microdissected mouse distal nephron segments, i.e., the distal convoluted tubule (DCT) and the connecting tubule (CNT), and for the cortical portion of the collecting duct (CCD; Zuber et al., Proc Natl Acad Sci USA 106:16523-16528, 2009). Classification of expressed transcripts in 14 major functional gene categories demonstrated that all principal proteins involved in maintaining the salt and water balance are represented by highly abundant transcripts. However, a significant number of transcripts belonging, for instance, to categories of G-protein-coupled receptors or serine/threonine kinases exhibit high expression levels but remain unassigned to a specific renal function. We also established a list of genes differentially expressed between the DCT/CNT and the CCD. This list is enriched by genes related to segment-specific transport functions and by transcription factors directing the development of the distal nephron or collecting ducts. Collectively, this in silico analysis provides comprehensive information about relative abundance and tissue specificity of the DCT/CNT and the CCD expressed transcripts and identifies new candidate genes for renal homeostasis.

Régulation du processus métastatique tumoral par l'oxyde nitrique (NO), le TGF-β el les cellules de l'hôte

RESUME Nous avons étudié le rôle de deux molécules, le Transfon-ning Growth Factor (TGF-β) et l'oxyde nitrique (NO), dans le processus métastatique. Deux clones tumoraux ont été sélectionnés à partir d'un carcinome du côlon pour leur différence de potentiel tumorigénique dans des rats syngéniques. La croissance tumorale du clone progressif PROb a été corrélée à sa capacité à sécréter le TGF-β actif Cependant, la transfection du clone régressif REGb, sécrétant du TGF-β latent, par une vecteur codant pour le TGF-β bio-actif n'a pas permis d'induire le développement tumoral. Les deux clones tumoraux présentent des activités des protéases MMP-2, APN et DPPIV identiques et qui ne semblent pas modifiées par le TGF-β. L'interaction des cellules tumorales avec l'endothélium et l'activité de la NO synthase (iNOS) responsable de la synthèse de NO sont impliqués dans la progression de nombreux cancers. Le clone PROb, mais pas le clone REGb, inhibe l'activation de la iNOS des cellules endothéliales par sa sécrétion de TGF-β actif Les deux clones montrent cependant des propriétés d'adhésion identiques aux cellules endothéliales et sont capables d'inhiber par contact cellulaire direct l'activation de la iNOS endothéliale. Ceci suggère que ces contacts directs pourraient créer un micro-environnement favorable à la conversion du TGF-β latent en TGF-β actif ou à d'autres interactions moléculaires pouvant réguler l'activation endothéliale. Par ailleurs, les deux clones activent des macrophages du système nerveux central, organe où ils ne forment pas de métastases, mais pas les macrophages circulants, illustrant des mécanismes différentiels et spécifiques dans l'activation de différents types de cellules immunitaires. Afin de mieux comprendre le rôle du NO dans la dissémination métastatique, deux clones cellulaires différant par le taux d'activité de la iNOS ont été sélectionnés à partir de la lignée murine parentale de carcinome du sein EMT-6. Bien que le NO soit un inhibiteur potentiel de la prolifération cellulaire, les deux clones montrent des propriétés prolifératives identiques in vitro. Les cellules EMT-6H qui produisent peu de NO in vitro forment de nombreux nodules tumoraux pulmonaires in vivo corrélés à une mortalité significative des souris syngéniques injectées. Les cellules EMT-6J qui présentent une expression élevée de iNOS et de NO induisent de rares nodules tumoraux pulmonaires et peu de mortalité. Dans ce modèle, l'expression tumorale de NO semble donc défavoriser la croissance tumorale. Les deux clones cellulaires ont des propriétés identiques d'adhésion et de prolifération mesurées in vitro sur des cellules endothéliales primaires isolées de différents organes et in vivo par une colocalisation identique dans les poumons de souris syngéniques 48h après leur injection. Les cellules EMT-6H présentent une activité MMP-2 plus élevée alors que les activités des protéases APN et DPPIV sont identiques dans les deux clones cellulaires. Le TGF-β soluble ainsi que les fibroblastes primaires bloquent la prolifération des deux clones cellulaires. Cependant, l'activation préalable des fibroblastes par du TGF-β restaure partiellement la prolifération du clone EMT-6H mais pas celle du clone EMT-6J. Ces résultats montrent que le rôle de molécules telles que le TGF-β et le NO tumoral dans la progression tumorale doit être considéré dans un contexte d'interactions des cellules tumorales avec les différentes types cellulaires de l'hôte: en particulier, notre travail souligne que les macrophages et les fibroblastes sont déterminants dans la progression métastatique des carcinomes du côlon ou du sein. RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC Les métastases tumorales, disséminées et intraitables par chirurgie, représentent un problème majeur dans le traitement clinique du cancer. Elles sont dues à des cellules tumorales qui ont migré de leur site tumoral primaire, circulé et survécu dans le système vasculaire de l'hôte, échappé au système immunitaire, adhéré à et survécu sur l'endothélium des vaisseaux, et envahi le tissu sous-jacent où elles ont proliféré. Cette capacité à former des métastases implique de nombreux facteurs dont certains ont été identifiés mais dont le rôle reste controversé dans les différentes études. Nous nous sommes intéressés au rôle de l'oxyde nitrique (NO) et du facteur de croissance et de transformation cellulaire TGF-β. Dans les carcinomes du sein, l'expression des enzymes responsables de la synthèse de NO a été corrélée avec l'invasion tumorale mais aussi avec un pronostic favorable selon les études. Deux clones cellulaires ont été isolés à partir de la tumeur mammaire EMT-6 chez la souris. Le clone EMT-6H sécrète peu de NO et forme de nombreuses tumeurs dans les poumons des souris *entraînant leur décès. Le clone EMT-6J sécrète beaucoup de NO et ne se développe que peu dans les poumons. Dans ce modèle expérimental, le NO semble donc défavoriser la croissance tumorale. L'analyse des interactions avec les cellules de l'hôte rencontrées lors de la formation de métastases pulmonaires a montré que les deux clones cellulaires adhérent et prolifèrent de manière similaire sur les cellules endothéliales tapissant l'intérieur des vaisseaux sanguins. L'arrêt des cellules tumorales dans les poumons ne permet donc pas d'expliquer la différence de croissance tumorale. Cependant, le clone agressif EMT-6H présente une activité élevée d'une protéase (MMP-2) qui lui permettrait par la suite d'envahir le tissu pulmonaire. Par ailleurs, l'activation des fibroblastes du tissu pulmonaire par le TGF-β, une molécule observée dans des conditions inflammatoires, permet au clone agressif EMT-6H de proliférer mais inhibe la croissance du clone EMT-6J. Dans un modèle expérimental de carcinome du côlon, le TGF-β est considéré favorable à la croissance tumorale. Isolées à partir de la même tumeur initiale, deux lignées de cellules ont des comportements opposés lorsqu'elles sont injectées sous la peau des rats. La capacité de la lignée PROb à former des tumeurs a été corrélée à la sécrétion de TGF-β actif L'introduction du gène codant pour le TGF-β actif dans la lignée REGb, qui ne sécrète pas de TGF-β actif et ne forme pas de tumeurs chez le rat, ne restaure pas leur potentiel tumorigénique. Dans ce modèle, l'expression de TGF-β actif ne semble donc pas suffisante à la croissance tumorale. Les interactions avec différents types cellulaires de l'hôte ont été étudiées. Les deux lignées tumorales adhérent de manière similaire sur les cellules endothéliales et sont capables d'inhiber leur activation, un mécanisme qui pourrait participer à la destruction. Les deux lignées activent les cellules immunitaires du système nerveux central, un organe où elles ne forment pas de métastase. Ces résultats suggèrent que la sélection des cellules métastatiques ne s'effectue pas sur l'endothélium des vaisseaux sanguins mais à des étapes ultérieures dans le micro- environnement cellulaire du nouvel organe colonisé. SUMMARY Metastasis results from the migration of tumor cells from their primary tumor, circulation through the bloodstream, attachment to the endothelium, and invasion of the surrounding tissue where they create a microenvironnement favoring their growth. This multistep process implies various cellular interactions and molecules. Among those, we were interested in the role of the Transforming Growth Factor beta (TGF-β) and the nitric oxide (NO). Two cell lines were isolated from a rat colon tumor and assessed for their metastatic potential in vivo. The PROb cell line that expresses active TGF-β formed subcutaneous tumors in rats while the REGb cell line that expresses only latent TGF-β did not. Transfection of REGb cells with a plasmid encoding for the active form of TGF-β failed to restore their metastatic ability. Thus TGF-β secretion is not sufficient to induce colon carcinoma progression. Activities of various proteases such as APN, DPPIV and MMP were similar in both cell lines and were not regulated by TGF-β. Interactions with the endothelium as well as NO synthase activity (iNOS) and local NO concentrations are believed to be crucial steps in cancer metastasis. Coculture of the two clones with endothelial cells inhibited the cytokine-triggered activation of the iNOS enzyme in primary rat endothelial cells but only PROb cells were capable of increasing the expression of IL-6, a protumoral interleukin that may participate in the impairment of the anti-tumoral immune response of the host. Both cell lines exhibited potential to activate microglial cells but not bone marrow-derived macrophages, pointing to a differential regulation of specialized immune cells. To better understand the conflicting role of NO in breast cancer progression, two cell clones were selected from the murine tumorigenic cell line EMT-6 based on their iNOS activity and NO secretion. Although NO has been shown to inhibit cell proliferation, the two cell clones exhibited similar proliferation rates in vitro. The EMT-6H cells expressed little NO and grew actively in the lungs of syngenic mice, leading to their death. Opposite results were observed with the EMT-6J cells. In these in vivo conditions, NO seems to impair tumor growth. Both clones exhibited similar in vitro adhesive properties to primary endothelial cells isolated from various mouse organs and similar localization in the lungs of mice 48 hours after injection. Sustained metalloproteinase MMP-2 activity was detected in the tumorigenic EMT-6H clone, but not in the EMT-6J cells while other proteases such as APN and DPPIV showed no difference. These results suggested that the two clones differed in invasion steps following adhesion to the endothelium and that NO did not participate in previous steps. Consistent with this, both soluble TGF-β and supernatants of cultures of mouse primary lung fibroblasts inhibited the growth of the two clones. However, previous activation of these fibroblasts with TGF-β restored the growth of the tumorigenic EMT-6H cells, but not of EMT-6J cells. Altogether, these results indicate that the role of a given molecule, such as NO or TGF-β, must be considered in a context of interaction of tumor cells with host cells. They further imply that interaction of tumor cells with specialized immune cells and with stromal cells of the colonized organ, rather than with the endothelium, are critical in regulating metastasis.

Plasmodium falciparum metacaspase PfMCA-1 triggers a z-VAD-fmk inhibitable protease to promote cell death.

Activation of proteolytic cell death pathways may circumvent drug resistance in deadly protozoan parasites such as Plasmodium falciparum and Leishmania. To this end, it is important to define the cell death pathway(s) in parasites and thus characterize proteases such as metacaspases (MCA), which have been reported to induce cell death in plants and Leishmania parasites. We, therefore, investigated whether the cell death function of MCA is conserved in different protozoan parasite species such as Plasmodium falciparum and Leishmania major, focusing on the substrate specificity and functional role in cell survival as compared to Saccharomyces cerevisae. Our results show that, similarly to Leishmania, Plasmodium MCA exhibits a calcium-dependent, arginine-specific protease activity and its expression in yeast induced growth inhibition as well as an 82% increase in cell death under oxidative stress, a situation encountered by parasites during the host or when exposed to drugs such as artemisins. Furthermore, we show that MCA cell death pathways in both Plasmodium and Leishmania, involve a z-VAD-fmk inhibitable protease. Our data provide evidence that MCA from both Leishmania and Plasmodium falciparum is able to induce cell death in stress conditions, where it specifically activates a downstream enzyme as part of a cell death pathway. This enzymatic activity is also induced by the antimalarial drug chloroquine in erythrocytic stages of Plasmodium falciparum. Interestingly, we found that blocking parasite cell death influences their drug sensitivity, a result which could be used to create therapeutic strategies that by-pass drug resistance mechanisms by acting directly on the innate pathways of protozoan cell death.

Stimulation of ENaC activity by rosiglitazone is PPARγ-dependent and correlates with SGK1 expression increase.

Thiazolidinediones (TZDs) are peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPARγ) agonists used to treat type 2 diabetes. TZD treatment induces side effects such as peripheral fluid retention, often leading to discontinuation of therapy. Previous studies have shown that PPARγ activation by TZD enhances the expression or function of the epithelial sodium channel (ENaC) through different mechanisms. However, the effect of TZDs on ENaC activity is not clearly understood. Here, we show that treating Xenopus laevis oocytes expressing ENaC and PPARγ with the TZD rosiglitazone (RGZ) produced a twofold increase of amiloride-sensitive sodium current (Iam), as measured by two-electrode voltage clamp. RGZ-induced ENaC activation was PPARγ-dependent since the PPARγ antagonist GW9662 blocked the activation. The RGZ-induced Iam increase was not mediated through direct serum- and glucocorticoid-regulated kinase (SGK1)-dependent phosphorylation of serine residue 594 on the human ENaC α-subunit but by the diminution of ENaC ubiquitination through the SGK1/Nedd4-2 pathway. In accordance, RGZ increased the activity of ENaC by enhancing its cell surface expression, most probably indirectly mediated through the increase of SGK1 expression.

The channel-activating protease CAP1/Prss8 is required for placental labyrinth maturation.

The serine protease CAP1/Prss8 is crucial for skin barrier function, lung alveolar fluid clearance and has been unveiled as diagnostic marker for specific cancer types. Here, we show that a constitutive knockout of CAP1/Prss8 leads to embryonic lethality. These embryos presented no specific defects, but it is during this period, and in particular at E13.5, that wildtype placentas show an increased expression of CAP1/Prss8, thus suggesting a placental defect in the knockout situation. The placentas of knockout embryos exhibited significantly reduced vascular development and incomplete cellular maturation. In contrary, epiblast-specific deletion of CAP1/Prss8 allowed development until birth. These CAP1/Prss8-deficient newborns presented abnormal epidermis, and died soon after birth due to impaired skin function. We thus conclude that a late placental insufficiency might be the primary cause of embryonic lethality in CAP1/Prss8 knockouts. This study highlights a novel and crucial role for CAP1/Prss8 in placental development and function.

Circulating CD26 is negatively associated with inflammation in rheumatoid arthritis

The ectoenzyme dipeptidyl peptidase IV (DP IV, CD26) is a serine protease cleaving X-Pro dipeptides from the N-terminus of selected proteins such as some chemokines. This multifunctional glycoprotein is expressed both as a soluble form in serum and on the surface of various cell types including immune cells but the physiological role of CD26 is still largely unknown.

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In the last years, the classical view of glial cells (in particular of astrocytes) as a simple supportive cell for neurons has been replaced by a new vision in which glial cells are active elements of the brain. Such a new vision is based on the existence of a bidirectional communication between astrocytes and neurons at synaptic level. Indeed, perisynaptic processes of astrocytes express active G-protein-coupled receptors that are able (1) to sense neurotransmitters released from the synapse during synaptic activity, (2) to increase cytosolic levels of calcium, and (3) to stimulate the release of gliotransmitters that in turn can interact with the synaptic elements. The mechanism(s) by which astrocytes can release gliotransmitter has been extensively studied during the last years. Many evidences have suggested that a fraction of astrocytes in situ release neuroactive substances both with calcium-dependent and calcium-independent mechanism(s); whether these mechanisms coexist and under what physiological or pathological conditions they occur, it remains unclear. However, the calcium-dependent exocytotic vesicular release has received considerable attention due to its potential to occur under physiological conditions via a finely regulated way. By releasing gliotransmitters in millisecond time scale with a specific vesicular apparatus, astrocytes can integrate and process synaptic information and control or modulate synaptic transmission and plasticity.

Phosphatidylethanolamine critically supports internalization of cell-penetrating protein C inhibitor.

Although their contribution remains unclear, lipids may facilitate noncanonical routes of protein internalization into cells such as those used by cell-penetrating proteins. We show that protein C inhibitor (PCI), a serine protease inhibitor (serpin), rapidly transverses the plasma membrane, which persists at low temperatures and enables its nuclear targeting in vitro and in vivo. Cell membrane translocation of PCI necessarily requires phosphatidylethanolamine (PE). In parallel, PCI acts as a lipid transferase for PE. The internalized serpin promotes phagocytosis of bacteria, thus suggesting a function in host defense. Membrane insertion of PCI depends on the conical shape of PE and is associated with the formation of restricted aqueous compartments within the membrane. Gain- and loss-of-function mutations indicate that the transmembrane passage of PCI requires a branched cavity between its helices H and D, which, according to docking studies, precisely accommodates PE. Our findings show that its specific shape enables cell surface PE to drive plasma membrane translocation of cell-penetrating PCI.

Apoptosis induced by death receptors.

Death receptors belong to the TNF receptor family and are characterised by an intracellular death domain that serves to recruit adapter proteins such as TRADD and FADD and cysteine proteases such as Caspase-8. Activation of Caspase-8 on the aggregated receptor leads to apoptosis. Triggering of death receptors is mediated through the binding of specific ligands of the TNF family, which are homotrimeric type-2 membrane proteins displaying three receptor binding sites. There are various means of modulating the activation of death receptors. The status of the ligand (membrane-bound vs. soluble) is critical in the activation of Fas and of TRAIL receptors. Cleavage of membrane-bound FasL to a soluble form (sFasL) does not affect its ability to bind to Fas but drastically decreases its cytotoxic activity. Conversely, cross-linking epitope-tagged sFasL with anti-tag antibodies to mimic membrane-bound ligand results in a 1000-fold increase in cytotoxicity. This suggests that more than three Fas molecules need to be aggregated to efficiently signal apoptosis. Death receptors can also be regulated by decoy receptors. The cytotoxic ligand TRAIL interacts with five receptors, only two of which (TRAIL-R1 and -R2) have a death domain. TRAIL-R3 is anchored to the membrane by a glycolipid and acts as a dominant negative inhibitor of TRAIL-mediated apoptosis when overexpressed on TRAIL-sensitive cells. Intracellular proteins interacting with the apoptotic pathway are potential modulators of death receptors. FLIP resembles Caspase-8 in structure but lacks protease activity. It interacts with both FADD and Caspase-8 to inhibits the apoptotic signal of death receptors and, at the same time, can activate other signalling pathways such as that leading to NF-kappa B activation.

Biochemical, morphological and content characterization of synaptobrevin 2-expressing vesicles in astrocytes

Neuron-astrocyte reciprocal communication at synapses has emerged as a novel signalling pathway in brain function. Astrocytes sense the level of synaptic activity and, in turn, influence its efficacy through the regulated release of ''glio- transmitters'' such as glutamate, ATP or D-serine. A calcium- dependent exocytosis is proposed to drive the release of gliotransmitters but its existence is still debated. To shed light onto the mechanisms controlling the storage and the release of gliotransmitters and namely D-serine, we have developed a new method for the immunoisolation of synaptobrevin 2-positive vesicles from rat cortical astrocytes in culture. The purified organelles are clear round shape vesicles of excellent purity as judged by electron microscopy. Immunoblotting analysis revealed that isolated vesicles contain most of the major proteins already described for neuron-derived vesicles. In addition, we have analyzed the content for various amino acids of these vesicles by means of chiral capillary electro- phoresis coupled to laser-induced fluorescence detection and liquid chromatography coupled to mass spectrometry. Post- embedding immunogold labelling of the rat neocortex and hippocampus further revealed the expression of D-serine and glutamate in astrocyte processes contacting excitatory sy- napses. Our results provide significant support for the existence of secretory glial vesicles storing chemical substances like D- serine and glutamate and thus point to the co-release of amino acids by exocytosis in astrocytes.

Generation of reconstituted human plasma-derived secretory-like IgA and IgM and their protective effect on intestinal epithelium

Les muqueuses sont les membranes tapissant les cavités du corps, tel que le tube digestif, et sont en contact direct avec l'environnement extérieur. Ces surfaces subissent de nombreuses agressions pouvant être provoquées par des agents pathogènes (bactéries, toxines ou virus). Cela étant, les muqueuses sont munies de divers mécanismes de protection dont notamment deux protéines-clés permettant de neutraliser les agents pathogènes : les anticorps ou immunoglobulines sécrétoires A (SIgA) et M (SIgM). Ces anticorps sont, d'une part, fabriqués au niveau de la muqueuse sous forme d'IgA et IgM. Lorsqu'ils sont sécrétés dans l'intestin, ils se lient à une protéine appelée pièce sécrétoire et deviennent ainsi SIgA et SïgM. La présence de la pièce sécrétoire est essentielle pour que les anticorps puissent fonctionner au niveau de la muqueuse. D'autre part, ces anticorps sont également fabriqués dans d'autres parties du corps en général et se retrouvent dans le sang sous forme d'IgA et IgM Chez l'homme, des thérapies basées sur l'injection d'anticorps donnent de bons résultats depuis de nombreuses années notamment dans le traitement des infections. Bien qu'un certain nombre d'études ont montré le rôle protecteur des anticorps de type IgA et IgM, ceux-ci ne sont que rarement utilisés dans les thérapies actuelles. La principale raison de cette faible utilisation réside dans la production ou la purification des IgA/IgM ou SIgA/SIgM (la forme active au niveau des muqueuses) qui est difficile à réaliser à large échelle. Ainsi, le but de la thèse était (1) d'étudier la possibilité d'employer des IgA et des IgM provenant du sang humain pour générer des SIgA et SIgM et (2) de voir si ces anticorps reconstitués pouvaient neutraliser certains agents pathogènes au niveau des muqueuses. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et des IgM issues du sang a été effectuée. Nous avons observé que ces anticorps avaient des caractéristiques similaires aux anticorps naturellement présents au niveau des muqueuses. De plus, nous avons confirmé que ces anticorps pouvaient être associés à une pièce sécrétoire produite en laboratoire pour ainsi donner des SIgA et SIgM reconstituées. Ensuite, la fonctionnalité des anticorps reconstitués a été testée grâce à un modèle de couche unique de cellules intestinales différenciées (monocouches) en laboratoire imitant la paroi de l'intestin. Ces monocouches ont été infectées par une bactérie pathogène, Shigella flexneri, responsable de la shigellose, une maladie qui provoque des diarrhées sanglantes chez l'homme. L'infection des monocouches par les bactéries seules ou combinées aux SIgA et SIgM reconstituées a été analysée. Nous avons observé que les dommages des cellules étaient moins importants lorsque les SIgA étaient présentes. Il apparaît que les SIgA neutralisent les bactéries en se fixant dessus, ce qui provoque leur agrégation, et diminuent l'inflammation des cellules. La protection s'est montrée encore plus efficace avec les SIgM. De plus, nous avons vu que les SIgA et SIgM pouvaient diminuer la sécrétion de facteurs nocifs produits par les bactéries. Utilisant le même modèle des monocouches, la fonctionnalité des IgA issues du sang humain a aussi été testée contre une toxine sécrétée par une bactérie appelée Clostridium diffìcile. Cette bactérie peut être présente naturellement dans l'intestin de personnes saines, cependant elle peut devenir pathogène dans certaines conditions et être à l'origine de diarrhées et d'inflammations de l'intestin via la sécrétion de toxines. Des préparations d'anticorps contenant une certaine proportion de SIgA reconstituées ont amené à une diminution des dommages et de l'inflammation des monocouches causés par la toxine. L'ensemble de ces résultats prometteurs, montrant que des SIgA et SIgM reconstituées peuvent protéger la paroi de l'intestin des infections bactériennes, nous conduisent à approfondir la recherche sur ces anticorps dans des modèles animaux. L'aboutissement de ce type de recherche permettrait de tester, par la suite, l'efficacité sur l'homme de traitements des infections des muqueuses par injection d'anticorps de type SIgA et SIgM reconstituées. Les muqueuses, telle que la muqueuse gastrointestinale, sont des surfaces constamment exposées à l'environnement et leur protection est garantie par une combinaison de barrières mécaniques, physicochimiques et immunologiques. Parmi les divers mécanismes de protection immunologiques, la réponse humorale spécifique joue un rôle prépondérant et est assurée par les immunoglobulines sécrétoires de type A (SIgA) et M (SIgM). Les thérapies basées sur l'administration d'IgG apportent d'importants bénéfices dans le domaine de la santé. Bien que des études sur les animaux aient montré que l'administration par voie muqueuse d'IgA polymérique (plgA) ou SIgA pouvaient protéger des infections, des IgA/SIgA n'ont été utilisées qu'occasionnellement dans les thérapies. De plus, des études précliniques et cliniques ont démontré que l'administration par voie systémique de préparations enrichies en IgM pouvait aussi protéger des infections. Cependant, l'administration par voie muqueuse d'IgM/SIgM purifiées n'a pas été examinée jusqu'à présent. La principale raison est que la purification ou là production des IgA/SIgA et IgM/SIgM est difficile à réaliser à large échelle. Le but de ce travail de thèse était d'examiner la possibilité d'associer des IgA et IgM polyclonals purifiées à partir du plasma humain avec une pièce sécrétoire recombinante humaine afin de générer des SIgA et SIgM reconstituées fonctionnelles. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et IgM issues du plasma humain a été effectuée par buvardage de western et Chromatographie. Ces molécules avaient des caractéristiques biochimiques similaires à celles des immunoglobulines issues de la muqueuse. L'association entre plgA ou IgM issues du plasma humain et la pièce sécrétoire recombinante humaine a été confirmée, ainsi que la stoechiométrie 1:1 de l'association. Comme dans les conditions physiologiques, cette association permettait de retarder la dégradation des SIgA et SIgM reconstituées exposées à des protéases intestinales. Ensuite, la fonctionnalité et le mode d'action des IgA et IgM issues du plasma humain, ainsi que des SIgA et SIgM reconstituées, ont été explorés grâce à un modèle in vitro de monocouches de cellules intestinales épithéliales polarisées de type Caco-2, qui imite l'épithélium intestinal. Les monocouches ont été infectées par un pathogène entérique, Shigella flexneri, seul ou combiné aux immunoglobulines issues du plasma humain ou aux immunoglobulines sécrétoires reconstituées. Bien que les dommages des monocouches aient été retardés par les plgA et SIgA reconstituées, les IgM et SIgM reconstituées se sont montrées supérieures dans le maintien de l'intégrité des cellules. Une agrégation bactérienne et une diminution de l'inflammation des monocouches ont été observées avec les plgA et SIgA reconstituées. Ces effets étaient augmentés avec les IgM et SIgM reconstituées. De plus, il s'est révélé que les deux types d'immunoglobulines de type sécrétoire reconstituées agissaient directement sur la virulence des bactéries en réduisant leur sécrétion de facteurs de virulence. La fonctionnalité des IgA issues du plasma humain a aussi été testée contre la toxine A de Clostridium difficile grâce au même modèle de monocouches de cellules épithéliales. Nous avons démontré que des préparations enrichies en IgA provenant du plasma humain pouvaient diminuer les dommages et l'inflammation des monocouches induits par la toxine. L'ensemble de ces résultats démontrent que des IgA et IgM de type sécrétoire peuvent être générées à partir d'IgA et IgM issues du plasma humain en les associant à la pièce sécrétoire et que ces molécules protègent l'épithélium intestinal contre des bactéries pathogènes. Ces molécules pourraient dès lors être testées dans des modèles in vivo. Le but final serait de les utiliser chez l'homme à des fins d'immunisation passive dans le traitement de pathologies associées à la muqueuse telles que les infections. - Mucosal surfaces, such as gastrointestinal mucosa, are constantly exposed to the external environment and their protection is ensured by a combination of mechanical, physicochemical and immunological barriers. Among the various immunological defense mechanisms, specific humoral mucosal response plays a crucial role and is mediated by secretory immunoglobulins A (SIgA) and M (SIgM). Immunoglobulin therapy based on the administration of IgG molecules leads important health benefits. Even though animal studies have shown that mucosal application of polymeric IgA (plgA) or SIgA provided protection against infections, IgA/SIgA have been only used occasionally for therapeutic application. Moreover, preclinical and clinical studies have demonstrated that systemic administration of IgM-enriched preparations could also afford protection against infections. Nevertheless, mucosal application of purified IgM/SIgM has not been examined. The main reason is that the purification or production of IgA/SIgA and IgM/SIgM at large scale is difficult to achieve. The aim of this PhD project was to examine the possibility to associate polyclonal human plasma-derived IgA and IgM with recombinant human secretory component (SC) to generate functional secretoiy-like IgA and IgM. First, biochemical analysis of human plasma IgA and IgM was performed by western blotting and chromatography. These molecules exhibited the same biochemical features as mucosa-derived antibodies (Abs). The association between human plasma plgA or IgM and recombinant human SC was confirmed, as well as the 1:1 stoichiometry of association. Similarly to physiological conditions, this association delayed the degradation of secretory-like IgA or IgM by intestinal proteases. Secondly, the function activity and the mode of action of human plasma IgA and IgM, as well as secretory-like IgA and IgM were explored using an in vitro model of polarized intestinal epithelial Caco-2 cell monolayers mimicking intestinal epithelium. Cell monolayers were infected with an enteropathogen, Shigella flexneri, alone or in combination to plasma Abs or secretory-like Abs. Even though plasma plgA and secretoiy-like IgA resulted in a delay of bacteria-induced damages of cell monolayers, plasma IgM and secretory-like IgM were shown to be superior in maintenance of cell integrity. Polymeric IgA and secretory-like IgA induced bacterial aggregation and decreased cell monolayer inflammation, effects further amplified with IgM and secretory-like IgM. In addition, both secretory-like Abs directly impacted on bacterial virulence leading to a reduction in secretion of virulence factors by bacteria. The functionality of human plasma IgA was also tested against Clostridium difficile toxin A using Caco-2 cell monolayers. Human plasma IgA- enriched preparations led to a diminution of cell monolayer damages and a decrease of cellular inflammation induced by the toxin. The sum of these results demonstrates that secretory-like IgA and IgM can be generated from purified human plasma IgA and IgM associated to SC and that these molecules are functional to protect intestinal epithelium from bacterial infections. These molecules could be now tested using in vivo models. The final goal would be to use them by passive immunization in the treatment of mucosa-associated pathologies like infections in humans.

Structure and expression profile of the Arabidopsis PHO1 gene family indicates a broad role in inorganic phosphate homeostasis.

PHO1 has been recently identified as a protein involved in the loading of inorganic phosphate into the xylem of roots in Arabidopsis. The genome of Arabidopsis contains 11 members of the PHO1 gene family. The cDNAs of all PHO1 homologs have been cloned and sequenced. All proteins have the same topology and harbor a SPX tripartite domain in the N-terminal hydrophilic portion and an EXS domain in the C-terminal hydrophobic portion. The SPX and EXS domains have been identified in yeast (Saccharomyces cerevisiae) proteins involved in either phosphate transport or sensing or in sorting proteins to endomembranes. The Arabidopsis genome contains additional proteins of unknown function containing either a SPX or an EXS domain. Phylogenetic analysis indicated that the PHO1 family is subdivided into at least three clusters. Reverse transcription-PCR revealed a broad pattern of expression in leaves, roots, stems, and flowers for most genes, although two genes are expressed exclusively in flowers. Analysis of the activity of the promoter of all PHO1 homologs using promoter-beta-glucuronidase fusions revealed a predominant expression in the vascular tissues of roots, leaves, stems, or flowers. beta-Glucuronidase expression is also detected for several promoters in nonvascular tissue, including hydathodes, trichomes, root tip, root cortical/epidermal cells, and pollen grains. The expression pattern of PHO1 homologs indicates a likely role of the PHO1 proteins not only in the transfer of phosphate to the vascular cylinder of various tissues but also in the acquisition of phosphate into cells, such as pollen or root epidermal/cortical cells.

New insight in aetiopathogenesis of aortic diseases.

BACKGROUND: Knowledge in the aetiopathogeny of aortic disease helps to characterise aortic lesions better and determine the risk of evolution and therapeutic strategies as well. This article focusses on aneurysms and dissections, and excludes causes related to infection, systemic inflammatory diseases and trauma. METHODS AND RESULTS: The biomedical literature of the past 10 years has been reviewed here. Aortic diseases are heterogeneous along the aorta as far as their genetic determinants, contribution of smooth muscle cells, inflammation and thrombus formation are concerned. Degradation of extracellular matrix by proteases causing aortic disease is a 'terminal' event, modulated by genetic background, haemodynamic strain, cellular events and thrombus formation. New genetic determinants of aortic disease have been identified. Proteases degrading the aortic wall are derived from a variety of cell types in addition to macrophages, including neutrophils on the luminal thrombus, mesenchymal and endothelial cells in the wall. Smooth muscle cells contribute to aortic wall homeostasis against inflammation and proteolysis. The degradation of the wall is followed by, or paralleled with, a failure of aortic reconstruction. CONCLUSIONS: Aortic diseases are diverse, and involve a multiplicity of biological systems in the vascular wall and at the interface with blood. Future research needs to unravel distinct cellular and molecular mechanisms causing the clinical events, in particular, dissection, expansion of already formed aneurysms and rupture.