Role of amphiregulin in mammary gland development

Abstract Ovarian hormones are key regulators of postnatal mammary gland development and are linked to breast carcinogenesis. In particular, estrogens induce mammary epithelial cells to proliferate at the onset of puberty, leading to the elongation of the rudimental ductal tree into the fatty stromal tissue. Elucidating the molecular events underlying estrogen mitogenic activity in the mammary gland is of value in understanding how the deregulation of this signalling pathway can lead to breast tumorigenesis. Our lab has recently shown that estrogen induces mammary proliferation via epithelial estrogen receptor alpha (ERα) by a paracrine mechanism. Based on the finding that several EGF receptor (EGFR) ligands are able to substitute for estrogens and that amphiregulin (Areg), one of these ligands, is required during mammary development, we have hypothesized that Areg is a key mediator of estrogen induced paracrine signalling during ductal morphogenesis. Our analysis of the Areg -/- mice mammary phenotype reveals that epithelial Areg is required at the onset of puberty for epithelial proliferation, terminal end bud (TEB) formation and, subsequently, ductal elongation. Hormonal stimulation experiments show that among the EGFR ligands, only Arég is specifically controlled by estrogen at the transcriptional level, via ERα, in the mammary gland. Moreover, Areg is required for the estrogen-induced mammotrophic effects of epithelial proliferation and ductal elongation. We have shown that ectopic Areg expression in ERα -/- mammary epithelial cells is sufficient to induce ductal morphogenesis. Our transplantations experiment show that when Areg -/- cells are in the presence of wt cells they contribute to all aspects of ductal development, suggesting that this growth factor acts in a paracrine fashion. Moreover, this result shows that Areg -/- epithelial cells are not intrinsically impaired in proliferation. Our transplantation experiment carried out under physiological conditions confirmed previous reports showing that stromal EGFR is needed for ductal morphogenesis. This suggests that estrogen-driven Areg signalling involves an epithelium-stroma crosstalk. Thus, these data confirmed our hypothesis of Areg being an important estrogen mediator during ductal morphogenesis. Résumé Les hormones ovariennes, régulatrices clés du développement post-natal de la glande mammaire, sont également liées à la carcinogénèse du sein. En particulier, l'oestrogène induit la division des cellules épithéliales au début de la puberté. Cette prolifération amène à l'élongation du réseau canalaire rudimentaire et permet l'invasion du compartiment stromal. L'élucidation des mécanismes moléculaires responsables de l'activité mitogénique de l'oestrogène dans la glande mammaire est précieuse pour une meilleure compréhension du développement du cancer du sein. Notre laboratoire a récemment démontré que l'cestrogène induit la prolifération des cellules épithéliales par un signal paracrine, grâce au récepteur à l'oestrogène alpha (ERα). En se basant sur le fait que plusieurs ligands du récepteur à l'EGF (EGFR) sont capables de se substituer à l'cestrogène et d'induire la prolifération épithéliale et qu'amphiregulin (Areg), un de ces ligands, est essentielle au développement de la glande mammaire, nous avons émi l'hypothèse que Areg est un médiateur essentiel du signal paracrine induit par l'oestrogène pendant la croissance du système canalaire. Nos analyses phénotypiques des glandes mammaires issues de souris transgéniques Areg -/- démontrent que cette protéine est indispensable à la prolifération des cellules épithéliales mammaires au début de la puberté et à la formation des bourgeons terminaux qui conduisent à l'élongation des canaux. Nos expériences de stimulations hormonales démontrent que, parmi l'ensemble des ligands du EGFR, seule Areg est contrôlée au niveau transcriptionnel par l'cestrogène dans la glande mammaire, ceci via le récepteur ERα. De plus, Areg est essentielle pour le effets mammotrophique induit par l'cestrogène, à savoir la prolifération épithéliál et la croissance du système canalaire. Par ailleurs, l'expression ectopique d'Areg dans des cellules epithéliales mammaires de souris transgéniques ERα -/- est suffisante pour permettre la formation du réseau canalaire. En présence de cellules normales, les cellules dépourvues du gène d'Areg contribuent à la formation des canaux. Cette expérience suggère que ce facteur de croissance agit de manière paracrine. De plus, ce résultat montre que les cellules épithéliales Areg -/- conservent leur potentiel prolifératif. Nos expériences de transplantation, réalisées dans des conditions physiologiques, ont confirmé des précédentes études qui montraient que le récepteur stromal à l'EGF est nécessaire pour la morphogénèse du système canalaire. Ceci suggère que la voie de signalisation activée par l'oestrogène et dépendante d' implique une communication entre l'épithélium et le stroma. Ainsi, ces résultats valident notre hypothèse puisqu'ils confirment Areg en tant que médiateur majeur de l'oestrogène dans la morphogénèse du système canalaire.

From pathogen defence to food allergy; The multiple facets of the mucosal immune system

Résumé destiné à un large public Le système immunitaire associé aux muqueuses gastro-intestinales doit être capable de protéger notre organisme contre l'invasion de pathogènes. Parallèlement, il doit identifier en Cant que tels, des composés inoffensifs comme la nourriture ou les milliards de bactéries qui résident dans notre intestin. Le travail présenté ici aborde ces deux aspects essentiels au bon fonctionnement de notre muqueuse intestinale. Dans une première partie, la protéine nommée pièce sécrétoire a été étudiée pour ses propriétés protectrices contre le pathogène viral rotavirus. Le rôle de la pièce sécrétoire est de transporter les anticorps que nous produisons vers la surface des muqueuses. En dehors de cette fonction bien connue, il se peut que cette protéine soit également capable de protéger notre organisme contre certains virus. L'hypothèse de travail était donc que la pièce sécrétoire se lie directement au virus, l'empêchant ainsi d'infecter des cellules épithéliales de l'intestin. En utilisant différentes techniques biochimiques, cette hypothèse s'est révélée fausse car aucune interaction entre la pièce sécrétoire et le virus n'a pu être observée, et logiquement, aucune protection n'a pu prendre place. En revanche, la pièce sécrétoire se lie à d'autres structures pathogéniques et permet ainsi de neutraliser leurs effets néfastes. La pièce sécrétoire participe donc activement à la protection de nos muqueuses, en plus de son rôle de transporteur. La deuxième partie de ce travail avait pour sujet les réactions inappropriées que le système immunitaire induit parfois contre un aliment, ou, autrement dit, les allergies alimentaires. Un modèle d'allergie alimentaire à donc été développé chez la souris et a permis de mesurer plusieurs symptômes et facteurs liés à l'allergie. Puis, ce modèle a été utilisé afin de tester les effets bénéfiques d'une bactérie lactique, dite probiotique, sur le développement de l'allergie. Il a été observé que, sous certaines circonstances, l'administration de la bactérie lactique protégeait entièrement les souris contre les réactions allergiques. L'effet bénéfique dépend donc du probiotique mais également d'autres facteurs encore inconnus â ce jour. Cette étude ouvre la voie sur la compréhension des mécanismes liés aux allergies alimentaires et sur l'impact que peuvent avoir les bactéries probiotiques sur cette maladie. Résumé Le système immunitaire associé aux muqueuses intestinales doit être capable de différencier les antigènes inoffensifs tels que 1a nourriture ou les bactéries commensales des microorganismes potentiellement dangereux. Cet aspect est essentiel pour le maintien de l'homéostase intestinale et fait l'objet du travail présenté ici. Dans un premier projet, les propriétés protectrices de la protéine appelée pièce sécrétoire (SC) ont été étudiées. SC est une protéine connue pour le transport des immunoglobulines à la surface des muqueuses. Cette protéine est fortement glycosylée paz des sucres complexes, ce qui nous a mené à postuler que SC puisse interagir avec le pathogène rotavirus. Cette hypothèse était soutenue par le fait que ce virus adhère aux cellules épithéliales par des résidus glycosylés. Des analyses biochimiques et biologiques ont démontré qu'aucune interaction entre SC et le virus ne prenait place, et que par conséquent SC n'offrait aucune protection contre ce pathogène. En revanche, SC interagit avec d'autres structures pathogéniques, comme la toxine A de Clostridium difficile, et la molécule d'adhésion intimine de la bactérie entéropathogène Escherichia coli. La liaison se fait par l'intermédiaire des sucres et confère ainsi une protection contre ces pathogènes. Ainsi, SC a été identifié comme agent neutralisant au niveau de l'intestin. La deuxième partie de ce travail abordait le sujet des allergies alimentaires, et avait pour but de tester les effets bénéfiques potentiels d'une bactérie probiotique, Lactobacillus paracasei NCC2461, contre les réactions allergiques. Un modèle marin d'allergie alimentaire a été mis au point, permettant de mesurer des immunoglobulines E, des symptômes allergiques, et la dégranulation de mastocytes. Lorsque le probiotique a été administré aux souris, celles-ci ont été complètement protégées des réactions allergiques dans une première expérience. Cependant, cette protection n'a pas été reproduite et suggère que des facteurs environnementaux encore inconnus sont critiques pour que le probiotique agisse positivement. Ce travail a permis de mettre en évidence la complexité de l'approche des traitements liés aux probiotiques et ouvre la voie sur la compréhension des mécanismes liés à l'allergie. Abstract The mucosal immune system associated to the gastrointestinal mucosa must efficiently distinguish between innocuous antigens, such as food proteins and commensal bacteria and potentially infectious agents. The work presented here deals with these two essential aspects guaranteeing intestinal homeostasis. In the first part of this work, the protective properties of secretory component (SC) toward the pathogen rotavirus were investigated. SC, which allows the transport of polymeric immunoglobulins (Ig) to mucosal surfaces, is highly glycosylated with complex glycan structures. The abundance and the nature of these carbohydrates led us to speculate that SC might interact with rotavirus, which is known to bind target cells with glycan receptors. Using various biological and biochemical techniques, we demonstrated that SC did not interact with rotaviruses, nor protected epithelial cells from infection. However, SC was shown to bind to Clostridium difficile toxin A and to the enteropathogenic Echerischia coli adhesion molecule intimin in a glycan-dependent fashion. These interactions allow in vitro protection of epithelial cells using physiological concentrations of SC. These data identify SC as a microbial scavenger at mucosal surfaces, and in the context of secretory IgA, further enhance the neutralising properties of the complex. The second project was inscribed in the domain of food allergy and aimed to test the modulatory functions of a probiotic strain of Lactobacillus paracasei toward allergic reactions. A model of food-mediated allergy was developed in the mouse using mucosal sensitisation. Several parameters associated to allergy were quantified after allergen challenge, and included allergen-specific IgE, allergic signs like diarrhea and temperature drop, and degranulation of mast cells. Administration of the probiotic strain was shown to completely protect mice from allergic reactions. However, these data were not reproduced, suggesting that unknown environmental factors are required so that protection mediated by the probiotic strain occurs. This study paves the way to the understanding of the mechanisms associated to allergy, and highlights the tremendous complexity that probiotic treatments will have to face.

Tipping the balance both ways: drug resistance and virulence in Candida glabrata.

Among existing fungal pathogens, Candida glabrata is outstanding in its capacity to rapidly develop resistance to currently used antifungal agents. Resistance to the class of azoles, which are still widely used agents, varies in proportion (from 5 to 20%) depending on geographical area. Moreover, resistance to the class of echinocandins, which was introduced in the late 1990s, is rising in several institutions. The recent emergence of isolates with acquired resistance to both classes of agents is a major concern since alternative therapeutic options are scarce. Although considered less pathogenic than C. albicans, C. glabrata has still evolved specific virulence traits enabling its survival and propagation in colonized and infected hosts. Development of drug resistance is usually associated with fitness costs, and this notion is documented across several microbial species. Interestingly, azole resistance in C. glabrata has revealed the opposite. Experimental models of infection showed enhanced virulence of azole-resistant isolates. Moreover, azole resistance could be associated with specific changes in adherence properties to epithelial cells or innate immunity cells (macrophages), both of which contribute to virulence changes. Here we will summarize the current knowledge on C. glabrata drug resistance and also discuss the consequences of drug resistance acquisition on the balance between C. glabrata and its hosts.

OmpA family proteins and Pmp-like autotransporter: new adhesins of Waddlia chondrophila.

Waddlia chondrophila is a obligate intracellular bacterium belonging to the Chlamydiales order, a clade that also includes the well-known classical Chlamydia responsible for a number of severe human and animal diseases. Waddlia is an emerging pathogen associated with adverse pregnancy outcomes in humans and abortion in ruminants. Adhesion to the host cell is an essential prerequisite for survival of every strict intracellular bacteria and, in classical Chlamydia, this step is partially mediated by polymorphic outer membrane proteins (Pmps), a family of highly diverse autotransporters that represent about 15% of the bacterial coding capacity. Waddlia chondrophila genome however only encodes one putative Pmp-like protein. Using a proteomic approach, we identified several bacterial proteins potentially implicated in the adhesion process and we characterized their expression during the replication cycle of the bacteria. In addition, we demonstrated that the Waddlia Pmp-like autotransporter as well as OmpA2 and OmpA3, two members of the extended Waddlia OmpA protein family, exhibit adhesive properties on epithelial cells. We hypothesize that the large diversity of the OmpA protein family is linked to the wide host range of these bacteria that are able to enter and multiply in various host cells ranging from protozoa to mammalian and fish cells.

A new approach for the separation of spermatozoa from other cell types in forensically relevant samples.

Due to imbalance in genetic material contribution, gynecological samples collected following a sexual assault are challenging to process in order to resolve the male contributor's DNA profile. We set up a new and fast procedure for the recovery and separation of cells from cotton swabs, or other supports. Using spermatozoa specific CD52 antibody coupled to magnetic beads along with magnetic columns, this procedure was first developed and optimized by flow cytometry. It allows the recovery of two enriched cell fractions: a sperm fraction, mostly enriched with the alleged offender's spermatozoa, and a non-sperm fraction, mostly enriched with cells from the victim. Processing fresh as well as six months old mock samples, made of buccal swabs loaded with sperm dilutions, resulted in full single NGM SElect DNA profiles of the sperm donors, respectively the epithelial cells donors, for the sperm and the non-sperm fractions. Untreated duplicate samples processed in parallel only provided the autosomal DNA profiles of the epithelial cells donors. This new procedure can be rapidly tested and adopted by forensic laboratories worldwide as it uses material already commercially available. Moreover it can be easily automated with existing platform, and could therefore provide a mean to rapidly reduce existing backlogs.

Proteomics and chronic inflammatory bowel diseases.

Inflammatory bowel diseases (IBD) are relatively frequent in developed countries. Physiopathological events involved in the etiology of IBDs include activation of immune, mesenchymal and epithelial cells. This review gives an overview of the currently applied proteomics technologies. It describes metabolic changes and goes into the approaches using this methodology to understand the molecular mechanisms implicated in the development of the disease.

The role of the renal mineralocorticoid versus the glucocorticoid receptor in renal sodium and potassium transport

Dans le néphron distal sensible à l'aldostérone, le récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) et le récepteur aux glucocorticoids (RG) sont exprimés et peuvent être liés et activés par l'aldostérone et le Cortisol, respectivement. La réabsorption rénale de sodium est principalement contrôlée par le RM. Cependant, des modèles expérimentaux in vitro et in vivo suggèrent que le RG pourrait également jouer un rôle dans le transport rénal du sodium. Afin d'étudier l'implication du RG et/ou du RM exprimés dans les cellules épithéliales adultes dans le transport rénal du sodium, nous avons généré deux modèles de souris, dans lesquelles l'expression du RG (Nr3c1Pax8/LC1) ou du RM (Nr3c2Pax8/LC1) peut être abolie de manière inductible et cela spécifiquement dans les tubules rénaux. Les souris déficientes pour le gène du RM survivent mais développent un phénotype sévère de PHA-1, caractérisé par un retard de croissance, une augmentation des niveaux urinaires de Na+, une diminution de la concentration du Na+ dans le plasma, une hyperkaliémie et une augmentation des niveaux d'aldostérone plasmatique. Ce phénotype empire et devient létal lorsque les souris sont nourries avec une diète déficiente en sodium. Les niveaux d'expression en protéine de NCC, de la forme phosphorylée de NCC et de aENaC sont diminués, alors que l'expression en ARN messager et en protéine du RG est augmentée. Une diète riche en Na+ et pauvre en K+ ne corrige pas la concentration élevée d'aldostérone dans le plasma pour la ramener à des niveaux conformes, mais est suffisante pour corriger la perte de poids et les niveaux anormaux des électrolytes dans le plasma et l'urine. -- In the aldosterone-sensitive distal nephron, both the mineralocorticoid (MR) and the glucocorticoid (GR) receptor are expressed. They can be bound and activated by aldosterone and Cortisol, respectively. Renal Na+ reabsorption is mainly controlled by MR. However, in vitro and in vivo experimental models suggest that GR may play a role in renal Na+ transport. Therefore, to investigate the implication of MR and/or GR in adult epithelial cells in renal sodium transport, we generated inducible renal tubule- specific MR (Nr3c2Pax8/LC1) and GR (Nr3c1Pax8/LC1) knockout mice. MR-deficient mice survived but developed a severe PHA-1 phenotype with failure to thrive, higher urinary Na+, decreased plasma Na+ levels, hyperkalemia and higher levels of plasma aldosterone. This phenotype further worsened and became lethal under a sodium-deficient diet. NCC protein expression and its phosphorylated form, as well as aENaC protein level were downregulated, whereas the mRNA and protein expression of GR was increased. A diet rich in Na+and low in K+ did not normalize plasma aldosterone to control levels, but was sufficient to restore body weight, plasma and urinary electrolytes. Upon switch to a Na+-deficient diet, GR-mutant mice exhibited transient increased urinary Na+ and decreased K+ levels, with transitory higher plasma K+ concentration preceded by a significant increase in plasma aldosterone levels within the 12 hours following diet switch. We found no difference in urinary aldosterone levels, plasma Na+ concentration and plasma corticosterone levels. Moreover, NHE3, NKCC2, NCC

How to get rid of a pathobiontic bacterium from the stomach mucosa : role of inflammatory monocytes and IL-22 in the vaccine-induced reduction of helicobacter infection

Helicobacter pylori is a bacterium colonizing the human stomach. To prevent or cure this potentially detrimental infection, vaccination might be a suitable alternative to antibiotic therapies. Recently, a study has demonstrated that a vaccine efficiently prevented H pylori infection in human. However, the mechanisms leading to protection remain elusive. In mice, the vaccine-induced protective response relies on CD4+ T cells and especially on Thl7 response. Nevertheless, the factors mediating the reduction of H pylori infection are not fully characterized. Hence, the aim of my thesis was to characterize the factors associated with the Thl7 response. In the context of the vaccine-induced reduction of Helicobacter infection, I first focused on the role of inflammatory monocytes. I showed that CDllb+Ly6CLOW inflammatory monocytes accumulated in the stomach of vaccinated mice in association with the reduction of Helicobacter infection. Remarkably, the depletion of inflammatory monocytes delayed the vaccine-induced protective response. Concerning the role of these cells, I demonstrated that inflammatory monocytes extracted from the stomach of vaccinated mice produced iNOS and killed H pylori in vitro. In a next step, I evaluated the role of IL-22 during the vaccine-induced response. IL-22, which is linked to the Thl7 response, increases innate defense mechanisms of epithelial cells. I demonstrated that IL-22 produced by antigen- specific Thl7 was increased in the stomach of vaccinated mice during the protective response. Interestingly, neutralization of IL-22 was associated with an impaired vaccine-induced protective response. Then, I demonstrated that IL-22 induced antimicrobial peptides (AMPs) secretion by epithelial cells. These AMPs killed H pylori in vitro. In conclusion, I showed that both inflammatory monocytes and IL-22 participated to the vaccine induced reduction of Helicobacter infection. In addition, I demonstrated that the epithelium along with inflammation induced by Thl7 response is a critical factor mediating reduction of Helicobacter infection.

The serine protease hepsin mediates urinary secretion and polymerisation of Zona Pellucida domain protein uromodulin.

Uromodulin is the most abundant protein in the urine. It is exclusively produced by renal epithelial cells and it plays key roles in kidney function and disease. Uromodulin mainly exerts its function as an extracellular matrix whose assembly depends on a conserved, specific proteolytic cleavage leading to conformational activation of a Zona Pellucida (ZP) polymerisation domain. Through a comprehensive approach, including extensive characterisation of uromodulin processing in cellular models and in specific knock-out mice, we demonstrate that the membrane-bound serine protease hepsin is the enzyme responsible for the physiological cleavage of uromodulin. Our findings define a key aspect of uromodulin biology and identify the first in vivo substrate of hepsin. The identification of hepsin as the first protease involved in the release of a ZP domain protein is likely relevant for other members of this protein family, including several extracellular proteins, as egg coat proteins and inner ear tectorins.