The MyD88 protein 88 pathway is differently involved in immune responses induced by distinct substrains of Leishmania major.

Host resistance to Leishmania major is highly dependent on the development of a Th1 immune response. The TLR adaptator myeloid differentiation protein 88 (MyD88) has been implicated in the Th1 immune response associated with the resistant phenotype observed in C57BL/6 mice after infection with L. major. To investigate whether the MyD88 pathway is differentially used by distinct substrains of parasites, MyD88(-/-) C57BL/6 mice were infected with two substrains of L. major, namely L. major LV39 and L. major IR75. MyD88(-/-) mice were susceptible to both substrains of L. major, although with different kinetics of infection. The mechanisms involved during the immune response associated with susceptibility of MyD88(-/-) mice to L. major is however, parasite substrain-dependent. Susceptibility of MyD88(-/-) mice infected with L. major IR75 is a consequence of Th2 immune-deviation, whereas susceptibility of MyD88(-/-) mice to infection with L. major LV39 resulted from an impaired Th1 response. Depletion of regulatory T cells (Treg) partially restored IFN-gamma secretion and the Th1 immune response in MyD88(-/-) mice infected with L. major LV39, demonstrating a role of Treg activity in the development of an impaired Th1 response in these mice.

Impact of the phosphatidylinositide 3-kinase signaling pathway on the cardioprotection induced by intermittent hypoxia.

BACKGROUND: Exposure to intermittent hypoxia (IH) may enhance cardiac function and protects heart against ischemia-reperfusion (I/R) injury. To elucidate the underlying mechanisms, we developed a cardioprotective IH model that was characterized at hemodynamic, biochemical and molecular levels. METHODS: Mice were exposed to 4 daily IH cycles (each composed of 2-min at 6-8% O2 followed by 3-min reoxygenation for 5 times) for 14 days, with normoxic mice as controls. Mice were then anesthetized and subdivided in various subgroups for analysis of contractility (pressure-volume loop), morphology, biochemistry or resistance to I/R (30-min occlusion of the left anterior descending coronary artery (LAD) followed by reperfusion and measurement of the area at risk and infarct size). In some mice, the phosphatidylinositide 3-kinase (PI3K) inhibitor wortmannin was administered (24 µg/kg ip) 15 min before LAD. RESULTS: We found that IH did not induce myocardial hypertrophy; rather both contractility and cardiac function improved with greater number of capillaries per unit volume and greater expression of VEGF-R2, but not of VEGF. Besides increasing the phosphorylation of protein kinase B (Akt) and the endothelial isoform of NO synthase with respect to control, IH reduced the infarct size and post-LAD proteins carbonylation, index of oxidative damage. Administration of wortmannin reduced the level of Akt phosphorylation and worsened the infarct size. CONCLUSION: We conclude that the PI3K/Akt pathway is crucial for IH-induced cardioprotection and may represent a viable target to reduce myocardial I/R injury.

Characterization of polyphosphate synthesis by isolated yeast vacuoles

Polyphosphate (iPOP) is a linear polymer of orthophosphate units linked together by high energy phosphoanhydride bonds. It is found in all organisms, localized in organelles called acidocalcisomes and ranges from a few to few hundred monomers in length. iPOP has been found to play a vast array of roles in all organisms, including phosphate and energy metabolism, regulation of enzymes, virulence, pathogenicity, bone remodelling and blood clotting, among many others. Recently it was found that iPOP levels were increased in myeloma cells. The growing interest in iPOP in human cell lines makes it an interesting molecule to study. However, not much is known about its metabolism in eukaryotes. Acidocalcisomes are electron dense, acidic organelles that belong to the group of Lysosome Related Organelles (LROs). The conservation of acidocalcisomes among all kingdoms of life is suggestive of their important roles for the organisms. However, they are difficult to analyse because of limited biochemical tools for investigation. Yeast vacuoles present remarkable similarities to acidocalcisomes in terms of their physiological and structural features, including synthesis and storage of iPOP, which make them an ideal candidate to study biological processes which are shared between vacuoles and acidocalcisomes. The availability of tools for genetic manipulation and isolation of vacuoles makes yeast a candidate of choice for the characterization of iPOP synthesis in eukaryotes. Our group has identified the Vacuolar Transporter Chaperone (VTC) complex as iPOP polymerase and identified the catalytic subunit (Vtc4). The goal of my study was to characterize the process of iPOP synthesis by isolated vacuoles and to reconstitute iPOP synthesis in liposomes. The first step was to develop a method for monitoring iPOP by isolated vacuoles over time and comparing it with previously known methods. Next, a detailed characterization was performed to determine the modulators of the process, both for intact as well as solubilized vacuoles. Finally, attempts were made to purify the VTC complex and reconstitute it in liposomes. A parallel line of study was the translocation and storage of synthesized iPOP in the lumen of the vacuoles. As a result of this study, it is possible to determine distinct pools of iPOP- inside and outside the vacuolar lumen. Additionally, I establish that the vacuolar lysate withstands harsh steps during reconstitution on liposomes and retains iPOP synthesizing activity. The next steps will be purification of the intact VTC complex and its structure determination by cryo-electron microscopy. - Les organismes vivants sont composés d'une ou plusieurs cellules responsables des processus biologiques élémentaires tels que la digestion, la respiration, la synthèse et la reproduction. Leur environnement interne est en équilibre et ils réalisent un très grand nombre de réactions chimiques et biochimiques pour maintenir cet équilibre. A différents compartiments cellulaires, ou organelles, sont attribuées des tâches spécifiques pour maintenir les cellules en vie. L'étude de ces fonctions permet une meilleure compréhension de la vie et des organismes vivants. De nombreux processus sont bien connus et caractérisés mais d'autres nécessitent encore des investigations détaillées. L'un de ces processus est le métabolisme des polyphosphates. Ces molécules sont des polymères linéaires de phosphate inorganique dont la taille peut varier de quelques dizaines à quelques centaines d'unités élémentaires. Ils sont présents dans tous les organismes, des bactéries à l'homme. Ils sont localisés principalement dans des compartiments cellulaires appelés acidocalcisomes, des organelles acides observés en microscopie électronique comme des structures denses aux électrons. Les polyphosphates jouent un rôle important dans le stockage et le métabolisme de l'énergie, la réponse au stress, la virulence, la pathogénicité et la résistance aux drogues. Chez l'homme, ils sont impliqués dans la coagulation du sang et le remodelage osseux. De nouvelles fonctions biologiques des polyphosphates sont encore découvertes, ce qui accroît l'intérêt des chercheurs pour ces molécules. Bien que des progrès considérables ont été réalisés afin de comprendre la fonction des polyphosphates chez les bactéries, ce qui concerne la synthèse, le stockage et la dégradation des polyphosphates chez les eucaryotes est mal connu. Les vacuoles de la levure Saccharomyces cerevisiae sont similaires aux acidocalcisomes des organismes supérieurs en termes de structure et de fonction. Les acidocalcisomes sont difficiles à étudier car il n'existe que peu d'outils génétiques et biochimiques qui permettent leur caractérisation. En revanche, les vacuoles peuvent être aisément isolées des cellules vivantes et manipulées génétiquement. Les vacuoles comme les acidocalcisomes synthétisent et stockent les polyphosphates. Ainsi, les découvertes faites grâce aux vacuoles de levures peuvent être extrapolées aux acidocalcisomes des organismes supérieurs. Le but de mon projet était de caractériser la synthèse des polyphosphates par des vacuoles isolées. Au cours de mon travail de thèse, j'ai mis au point une méthode de mesure de la synthèse des polyphosphates par des organelles purifés. Ensuite, j'ai identifié des composés qui modulent la réaction enzymatique lorsque celle-ci a lieu dans la vacuole ou après solubilisation de l'organelle. J'ai ainsi pu mettre en évidence deux groupes distincts de polyphosphates dans le système : ceux au-dehors de la vacuole et ceux en-dedans de l'organelle. Cette observation suggère donc très fortement que les vacuoles non seulement synthétisent les polyphosphates mais aussi transfère les molécules synthétisées de l'extérieur vers l'intérieur de l'organelle. Il est très vraisemblable que les vacuoles régulent le renouvellement des polyphosphates qu'elles conservent, en réponse à des signaux cellulaires. Des essais de purification de l'enzyme synthétisant les polyphosphates ainsi que sa reconstitution dans des liposomes ont également été entrepris. Ainsi, mon travail présente de nouveaux aspects de la synthèse des polyphosphates chez les eucaryotes et les résultats devraient encourager l'élucidation de mécanismes similaires chez les organismes supérieurs. - Les polyphosphates (iPOP) sont des polymères linéaires de phosphates inorganiques liés par des liaisons phosphoanhydres de haute énergie. Ces molécules sont présentes dans tous les organismes et localisées dans des compartiments cellulaires appelés acidocalcisomes. Elles varient en taille de quelques dizaines à quelques centaines d'unités phosphate. Des fonctions nombreuses et variées ont été attribuées aux iPOP dont un rôle dans les métabolismes de l'énergie et du phosphate, dans la régulation d'activités enzymatiques, la virulence, la pathogénicité, le remodelage osseux et la coagulation sanguine. Il a récemment été montré que les cellules de myélome contiennent une grande quantité de iPOP. Il y donc un intérêt croissant pour les iPOP dans les lignées cellulaires humaines. Cependant, très peu d'informations sur le métabolisme des iPOP chez les eucaryotes sont disponibles. Les acidocalcisomes sont des compartiments acides et denses aux électrons. Ils font partie du groupe des organelles similaires aux lysosomes (LROs pour Lysosome Related Organelles). Le fait que les acidocalcisomes soient conservés dans tous les règnes du vivant montrent l'importance de ces compartiments pour les organismes. Cependant, l'analyse de ces organelles est rendue difficile par l'existence d'un nombre limité d'outils biochimiques permettant leur caractérisation. Les vacuoles de levures possèdent des aspects structuraux et physiologiques très similaires à ceux des acidocalcisomes. Par exemple, ils synthétisent et gardent en réserve les iPOP. Ceci fait des vacuoles de levure un modèle idéal pour l'étude de processus biologiques conservés chez les vacuoles et les acidocalcisomes. De plus, la levure est un organisme de choix pour l'étude de la synthèse des iPOP compte-tenu de l'existence de nombreux outils génétiques et la possibilité d'isoler des vacuoles fonctionnelles. Notre groupe a identifié le complexe VTC (Vacuole transporter Chaperone) comme étant responsable de la synthèse des iPOP et la sous-unité Vtc4p comme celle possédant l'activité catalytique. L'objectif de cette étude était de caractériser le processus de synthèse des iPOP en utilisant des vacuoles isolées et de reconstituer la synthèse des iPOP dans des liposomes. La première étape a consisté en la mise au point d'un dosage permettant la mesure de la quantité de iPOP synthétisés par les organelles isolés en fonction du temps. Cette nouvelle méthode a été comparée aux méthodes décrites précédemment dans la littérature. Ensuite, la caractérisation détaillée du processus a permis d'identifier des composés modulateurs de la réaction à la fois pour des vacuoles intactes et des vacuoles solubilisées. Enfin, des essais de purification du complexe VTC et sa reconstitution dans des liposomes ont été entrepris. De façon parallèle, une étude sur la translocation et le stockage des iPOP dans le lumen des vacuoles a été menée. Il a ainsi été possible de mettre en évidence différents groupes de iPOP : les iPOP localisés à l'intérieur et ceux localisés à l'extérieur des vacuoles isolées. De plus, nous avons observé que le lysat vacuolaire n'est pas détérioré par les étapes de reconstitution dans les liposomes et conserve l'activité de synthèse des iPOP. Les prochaines étapes consisteront en la purification du complexe intact et de la détermination de sa structure par cryo-microscopie électronique.

Mechanism of hcnA mRNA recognition in the Gac/Rsm signal transduction pathway of Pseudomonas fluorescens.

In the plant-beneficial bacterium Pseudomonas fluorescens CHA0, the expression of antifungal exoproducts is controlled by the GacS/GacA two-component system. Two RNA binding proteins (RsmA, RsmE) ensure effective translational repression of exoproduct mRNAs. At high cell population densities, GacA induces three small RNAs (RsmX, RsmY, RsmZ) which sequester both RsmA and RsmE, thereby relieving translational repression. Here we systematically analyse the features that allow the RNA binding proteins to interact strongly with the 5' untranslated leader mRNA of the P. fluorescens hcnA gene (encoding hydrogen cyanide synthase subunit A). We obtained evidence for three major RsmA/RsmE recognition elements in the hcnA leader, based on directed mutagenesis, RsmE footprints and toeprints, and in vivo expression data. Two recognition elements were found in two stem-loop structures whose existence in the 5' leader region was confirmed by lead(II) cleavage analysis. The third recognition element, which overlapped the hcnA Shine-Dalgarno sequence, was postulated to adopt either an open conformation, which would favour ribosome binding, or a stem-loop structure, which may form upon interaction with RsmA/RsmE and would inhibit access of ribosomes. Effective control of hcnA expression by the Gac/Rsm system appears to result from the combination of the three appropriately spaced recognition elements.

STAT3α interacts with nuclear GSK3beta and cytoplasmic RISK pathway and stabilizes rhythm in the anoxic-reoxygenated embryonic heart.

Activation of the Janus Kinase 2/Signal Transducer and Activator of Transcription 3 (JAK2/STAT3) pathway is known to play a key role in cardiogenesis and to afford cardioprotection against ischemia-reperfusion in adult. However, involvement of JAK2/STAT3 pathway and its interaction with other signaling pathways in developing heart transiently submitted to anoxia remains to be explored. Hearts isolated from 4-day-old chick embryos were submitted to anoxia (30 min) and reoxygenation (80 min) with or without the antioxidant MPG, the JAK2/STAT3 inhibitor AG490 or the PhosphoInositide-3-Kinase (PI3K)/Akt inhibitor LY-294002. Time course of phosphorylation of STAT3α(tyrosine705) and Reperfusion Injury Salvage Kinase (RISK) proteins [PI3K, Akt, Glycogen Synthase Kinase 3beta (GSK3beta), Extracellular signal-Regulated Kinase 2 (ERK2)] was determined in homogenate and in enriched nuclear and cytoplasmic fractions of the ventricle. STAT3 DNA-binding was determined. The chrono-, dromo- and inotropic disturbances were also investigated by electrocardiogram and mechanical recordings. Phosphorylation of STAT3α(tyr705) was increased by reoxygenation, reduced (~50%) by MPG or AG490 but not affected by LY-294002. STAT3 and GSK3beta were detected both in nuclear and cytoplasmic fractions while PI3K, Akt and ERK2 were restricted to cytoplasm. Reoxygenation led to nuclear accumulation of STAT3 but unexpectedly without DNA-binding. AG490 decreased the reoxygenation-induced phosphorylation of Akt and ERK2 and phosphorylation/inhibition of GSK3beta in the nucleus, exclusively. Inhibition of JAK2/STAT3 delayed recovery of atrial rate, worsened variability of cardiac cycle length and prolonged arrhythmias as compared to control hearts. Thus, besides its nuclear translocation without transcriptional activity, oxyradicals-activated STAT3α can rapidly interact with RISK proteins present in nucleus and cytoplasm, without dual interaction, and reduce the anoxia-reoxygenation-induced arrhythmias in the embryonic heart.

Itinéraire clinique en traumatologie, une mode ou un besoin [Clinical pathway in traumatology, a fashion or need?].

A clinical route is defined as a "set of methods and instruments to members of a multidisciplinary and Interprofessional team to agree on the tasks for a specific patient population. This is a program of care to ensure the provision of quality care and efficient realization". The University Hospital is not immune to this phenomenon. In the Department of the musculoskeletal system, a first project of this kind concerns the fracture of the proximal femur in the elderly.

Triggering of Bcl-2-related pathway is associated with apoptosis of photoreceptors in Rpe65-/- mouse model of Leber's congenital amaurosis.

Mutations in RPE65 protein is characterized by the loss of photoreceptors, although the molecular pathways triggering retinal cell death remain largely unresolved. The role of the Bcl-2 family of proteins in retinal degeneration is still controversial. However, alteration in Bcl-2-related proteins has been observed in several models of retinal injury. In particular, Bax has been suggested to play a crucial role in apoptotic pathways in murine glaucoma model as well as in retinal detachment-associated cell death. We demonstrated that Bcl-2-related signaling pathway is involved in Rpe65-dependent apoptosis of photoreceptors during development of the disease. Pro-apoptotic Bax alpha and beta isoforms were upregulated in diseased retina. This was associated with a progressive reduction of anti-apoptotic Bcl-2, reflecting imbalanced Bcl-2/Bax ratio as the disease progresses. Moreover, specific translocation of Bax beta from cytosol to mitochondria was observed in Rpe65-deficient retina. This correlated with the initiation of photoreceptor cell loss at 4 months of age, and further increased during disease development. Altogether, these data suggest that Bcl-2-apoptotic pathway plays a crucial role in Leber's congenital amaurosis disease. They further highlight a new regulatory mechanism of Bax-dependent apoptosis based on regulated expression and activation of specific isoforms of this protein.

Arabidopsis jasmonate signaling pathway.

Jasmonates control defense gene expression and male fertility in the model plant Arabidopsis thaliana. In both cases, the involvement of the jasmonate pathway is complex, involving large-scale transcriptional reprogramming. Additionally, jasmonate signaling is hard-wired into the auxin, ethylene, and salicylate signal networks, all of which are under intense investigation in Arabidopsis. In male fertility, jasmonic acid (JA) is the essential signal intervening both at the level of anther elongation and in pollen dehiscense. A number of genes potentially involved in jasmonate-dependent anther elongation have recently been discovered. In the case of defense, at least two jasmonates, JA and its precursor 12-oxo-phytodienoic acid (OPDA), are necessary for the fine-tuning of defense gene expression in response to various microbial pathogens and arthropod herbivores. However, only OPDA is required for full resistance to some insects and fungi. Other jasmonates probably affect yet more physiological responses. A series of breakthroughs have identified the SKP/CULLIN/F-BOX (SCF), CORONATINE INSENSITIVE (COI1) complex, acting together with the CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC 9 (COP9) signalosome, as central regulatory components of jasmonate signaling in Arabidopsis. The studies, mostly involving mutational approaches, have paved the way for suppressor screens that are expected to further extend our knowledge of jasmonate signaling. When these and other new mutants affecting jasmonate signaling are characterized, new nodes will be added to the Arabidopsis Jasmonate Signaling Pathway Connections Map, and the lists of target genes regulated by jasmonates in Arabidopsis will be expanded.

Biochemical characterization of FANCD2 and FANCM in the Fanconi Anaemia pathway

Abstract : The maintenance of genome stability is a challenge for all living organisms. DNA is regularly subjected to chemical alterations by both endogenous and exogenous DNA damaging agents. If left unrepaired, these lesions will create mutations or lead to chromosomal instability. DNA crosslinking agents probably bring about the most toxic lesions. By linking covalently the two strands of DNA, crosslinking agents will impede essential cellular processes such as replication and transcription. Cells from Fanconi anaemia patients are extremely sensitive to these agents. Fanconi anaemia (FA) is a rare chromosomal instability disorder that leads to developmental defects, pancytopenia and cancer susceptibility. FA is a genetically heterogeneous disease with thirteen complementation groups identified. Proteins encoded by the FA genes work together in the FA pathway. Eight of these proteins form the FA core complex (FANC-A, B, C,E, F, G, L and -M), whose integrity is required to monoubiquitinate FANCD2 and FANCI in response to DNA damage. The hypersensitivity of FA cells to crosslinking agents, which perturb the progression of replication forks, has led to the hypothesis that FA proteins play a crucial role in the response to replication stress. However, at the molecular level, the functions of the FA pathway remain largely unknown. Our efforts were first focused on the characterization of FANCD2, "the key effector of the FA pathway". Using different substrates, we found that in vitro, purified hFANCD2 preferentially binds single strand DNA and double strand DNA extremities. Concomitantly, FANCM was identified as a new component of the FA core complex. Moreover FANCM was shown to have specific branch migration activities and probably a role as a "landing platform" on DNA for the other components of the core complex. By using FANCM mutants carrying deletions within the internal domain, we investigated the role of FANCM as a DNA anchor protein for the core complex. We observed that indeed, a specific part of the internal domain of FANCM interacts with components of the core complex. Finally, in collaboration with Weidong Wang's lab we characterized two new components of the FA pathway: FAAP10 and FAAP16. As a heterodimer these two proteins show affinity for dsDNA, and anneal complementary oligonucleotides in vitro. Moreover these proteins can associate with FANCM via a part of its internal domain. We find that FANCM, FAAP 10 and FAAP 16 can co-exist on the branch point of replication and recombination intermediates, and that FAAP10 and FAAP16 stimulate replication fork reversal by FANCM. These results suggest that FANCM may function as a landing platform for the core complex. After loading on DNA, the core complex can activate FANCD2 through monoubiquitination leading to its recruitment to the site of damage. Since ssDNA and double strand breaks are intermediates that are generated as a consequence of collapsed replication forks, FANCD2 by binding to ds DNA ends and ssDNA could protect such structures from the recombination repair machinery and prevent unscheduled recombination events. Alternatively, FANCD2 could avoid nucleases from gaining access to collapsed forks, preserving the DNA in state that can be used as a starting point for resumption of DNA synthesis. The overall comprehension of the FA pathway is far from been complete. Our results unravel new aspects of Fanconi Anaemia, which hopefully in the near future will address keys questions leading to a better understanding of the fascinating Fanconi Anaemia. Résumé : Le maintien de l'intégrité du génome est fondamentale chez tous les organismes vivants. L'ADN est constamment altéré par des composés aussi bien endogènes qu'exogènes. Si ces altérations ne sont pas réparées, elles peuvent conduire à l'apparition de mutations, ainsi qu'à une instabilité génomique accrue. Les lésions les plus sévères qui peuvent survenir sur l'ADN, sont les pontages inter caténaires. Des agents pontants en liant de façon covalente les deux brins d'ADN, vont empêcher le déroulement normal de processus cellulaires essentiels tels que la réplication ou la transcription. La compréhension des mécanismes permettant à la cellule de tolérer et réparer ces lésions est primordiale, notamment dans le cas des patients atteints de l'anémie de Fanconi qui présentent une très grande sensibilité à ces composés pontants. L'anémie de Fanconi est une maladie génétique rare appartenant à un groupe de pathologies associées à une grande instabilité chromosomique. Les patients atteints de l'anémie de Fanconi présentent des malformations du squelette, une pancytopénie et une forte propension à la survenue de cancer. L'anémie de Fanconi est génétiquement très hétérogène. À ce jour, 13 gènes codant pour 13 protéines FANC différentes ont été identifiés. Huit de ces protéines fonctionnent ensemble au sein d'un complexe (nommé le complexe FANC) ayant pour but de monoubiquitiner FANCD2 et FANCI en réponse à la formation de lésions sur l'ADN. L'extrême sensibilité des cellules de patients atteints de l'anémie de Fanconi à ces agents pontant l'ADN suggère l'implication des protéines FANC dans la réponse cellulaire suite à une stress réplicatif. Cependant, le rôle moléculaire exact de ces protéines demeure encore inconnu. Après purification, nous avons observé que FANCD2 était capable de lier l'ADN simple brin, ainsi que les extrémités d'ADN in vitro. Dans le même temps, FANCM fut identifié comme appartenant au complexe FANC. FANCM est décrit comme une translocase capable de promouvoir le déplacement de point de jonction dans des structures d'ADN spécifiques in vitro. De plus, en se liant à l'ADN, FANCM peut agir comme une plateforme pour les autres protéines FANC, leur permettant ainsi d'être adressées à l'ADN. En créant des protéines FANCM recombinantes ayant des délétions dans le domaine interne, nous avons pu observer que certaines protéines du complexe FANC se fixent à des sites spécifiques sur le domaine interne de FANCM. Enfin, au travers d'une collaboration, nous avons été amenés à caractériser deux nouvelles protéines appartenant au complexe FANC : FAAP 10 et FAAP16. Elles s'associent à FANCM par l'intermédiaire du domaine interne, et forment ainsi un hétérotrimére. La présence de FAAP10 et FAAP16 n'affecte pas la liaison de FANCM à l'ADN, mais semble potentialiser son activité de régression in vitro. FANCM semble donc fonctionner comme une plateforme pour les autres composants du complexe FANC. Ces derniers, une fois liés à l'ADN permettent la monoubiquitination de FANCD2 et son recrutement au site lésé de l'ADN. FANCD2 en se liant de façon préférentielle à l'ADN simple brin et aux extrémités d'ADN qui sont générés lors de l'arrêt et du démantèlement d'une fourche de réplication, pourrait protéger ces même fourches de réplication arrêtées, d'évènements de recombinaison aléatoires. Nos résultats apportent de nouveaux éléments concernant les mécanismes moléculaires de l'anémie de Fanconi. Enfin, l'étude de l'anémie de Fanconi permet aussi de mieux comprendre les mécanismes mis en place par la cellule pour tolérer des lésions survenant lors de la réplication.

Inhibition of Notch Pathway Enhances Photoreceptor Commitment From Cultured Retinal Stem Cells

Purpose: Consequently to the principle that photoreceptors have to be at a very precise development stage to be successfully transplanted (MacLaren 2006), we are trying to mimic this development stage in vitro using retinal stem cells. The latter one isolated from the newborn mouse retina, derived from the radial glia population, which were previously isolated and characterized in our laboratory. We developed a protocol to commit these cells to the photoreceptor fate, but even if the percentage of cells expressing photoreceptor markers is high (30%), the differentiation process is incomplete so far (Merhi-Soussi 2006). Methods: In order to ameliorate photoreceptor differentiation, we hypothesized that the Notch pathway may interfere with this process by either promoting glia commitment, or maintaining an undifferentiated state. We are thus using a gamma-secretase inhibitor (DAPT), which inhibits Notch receptor cleavage and thus Notch activation. DAPT was used either during the whole differentiation stimulation, or only during a restricted period in two various retinal stem cell lines (RSC AA and RSC MP1). Results: RT-PCR performed during cell proliferation, showed the same positive expression in both cell lines for the following genes: Math3, Six3, Hes1, NeuroD, Pax6 and Notch1. Additionally, Mash1, Hes5, Prox1, Crx and Otx2 were detected in both cell lines but with a stronger expression in RSC MP1. Opposite results were obtained for Chx10. Nrl, Peripherin/RDS, GFAP and Math5 were detected neither in RSC AA, nor in RSC MP1. The constant presence of DAPT i) leads to a 233% (RSC AA) or 900% (RSC MP1) increase in peripherin/RDS-positive (photoreceptor marker) cells, compared to controls (no DAPT, n=3, P<0.02) along with a 68% (RSC AA) or 80% (RSC MP1) decrease in GFAP- positive cells (n=3, P<0.04), ii) modifies the ratio between uni-/bi- (23%) and multi- (77%) polar peripherin/RDS-positive cells to 45% and 55%, respectively, for both cell lines and iii) reduces by 50% the total cell number during the whole differentiation process for both cell lines. Conclusions: We are now exploring whether this reduction in total cell number is due to inhibition of cell proliferation or to cell death and whether photoreceptor differentiation is promoted instead of glial induction. We also want to confirm the results obtained with DAPT with RSCs isolated from Notch1-loxP mice. Such protocol may help to better mimic photoreceptor development, but this needs to be confirmed by genomic and proteomic profile analyses.

Mechanistic insights into cytosolic molecular chaperones in protein unfolding and disaggregation

Under optimal non-physiological conditions of low concentrations and low temperatures, proteins may spontaneously fold to the native state, as all the information for folding lies in the amino acid sequence of the polypeptide. However, under conditions of stress or high protein crowding as inside cells, a polypeptide may misfold and enter an aggregation pathway resulting in the formation of misfolded conformers and fibrils, which can be toxic and lead to neurodegenerative illnesses, such as Alzheimer's, Parkinson's or Huntington's diseases and aging in general. To avert and revert protein misfolding and aggregation, cells have evolved a set of proteins called molecular chaperones. Here, I focussed on the human cytosolic chaperones Hsp70 (DnaK) and HspllO, and co-chaperone Hsp40 (DnaJ), and the chaperonin CCT (GroEL). The cytosolic molecular chaperones Hsp70s/Hspll0s and the chaperonins are highly upregulated in bacterial and human cells under different stresses and are involved both in the prevention and the reversion of protein misfolding and aggregation. Hsp70 works in collaboration with Hsp40 to reactivate misfolded or aggregated proteins in a strict ATP dependent manner. Chaperonins (CCT and GroEL) also unfold and reactivate stably misfolded proteins but we found that it needed to use the energy of ATP hydrolysis in order to evict over- sticky misfolded intermediates that inhibited the unfoldase catalytic sites. Ill In this study, we initially characterized a particular type of inactive misfolded monomeric luciferase and rhodanese species that were obtained by repeated cycles of freeze-thawing (FT). These stable misfolded monomeric conformers (FT-luciferase and FT-rhodanese) had exposed hydrophobic residues and were enriched with wrong ß-sheet structures (Chapter 2). Using FT-luciferase as substrate, we found that the Hsp70 orthologs, called HspllO (Sse in yeast), acted similarly to Hsp70 as were bona fide ATP- fuelled polypeptide unfoldases and was much more than a mere nucleotide exchange factor, as generally thought. Moreover, we found that HspllO collaborated with Hsp70 in the disaggregation of stable protein aggregates in which Hsp70 and HspllO acted as equal partners that synergistically combined their individual ATP-consuming polypeptide unfoldase activities to reactivate the misfolded/aggregated proteins (Chapter 3). Using FT-rhodanese as substrate, we found that chaperonins (GroEL and CCT) could catalytically reactivate misfolded rhodanese monomers in the absence of ATP. Also, our results suggested that encaging of an unfolding polypeptide inside the GroEL cavity under a GroES cap was not an obligatory step as generally thought (Chapter 4). Further, we investigated the role of Hsp40, a J-protein co-chaperone of Hsp70, in targeting misfolded polypeptides substrates onto Hsp70 for unfolding. We found that even a large excess of monomeric unfolded a-synuclein did not inhibit DnaJ, whereas, in contrast, stable misfolded a-synuclein oligomers strongly inhibited the DnaK-mediated chaperone reaction by way of sequestering the DnaJ co-chaperone. This work revealed that DnaJ could specifically distinguish, and bind potentially toxic stably aggregated species, such as soluble a-synuclein oligomers involved in Parkinson's disease, and with the help of DnaK and ATP convert them into from harmless natively unfolded a-synuclein monomers (chapter 5). Finally, our meta-analysis of microarray data of plant and animal tissues treated with various chemicals and abiotic stresses, revealed possible co-expressions between core chaperone machineries and their co-chaperone regulators. It clearly showed that protein misfolding in the cytosol elicits a different response, consisting of upregulating the synthesis mainly of cytosolic chaperones, from protein misfolding in the endoplasmic reticulum (ER) that elicited a typical unfolded protein response (UPR), consisting of upregulating the synthesis mainly of ER chaperones. We proposed that drugs that best mimicked heat or UPR stress at increasing the chaperone load in the cytoplasm or ER respectively, may prove effective at combating protein misfolding diseases and aging (Chapter 6).  - Dans les conditions optimales de basse concentration et de basse température, les protéines vont spontanément adopter un repliement natif car toutes les informations nécessaires se trouvent dans la séquence des acides aminés du polypeptide. En revanche, dans des conditions de stress ou de forte concentration des protéines comme à l'intérieur d'une cellule, un polypeptide peu mal se replier et entrer dans un processus d'agrégation conduisant à la formation de conformères et de fibrilles qui peuvent être toxiques et causer des maladies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson ou la chorée de Huntington. Afin d'empêcher ou de rectifier le mauvais repliement des protéines, les cellules ont développé des protéines appelées chaperonnes. Dans ce travail, je me suis intéressé aux chaperonnes cytosoliques Hsp70 (DnaK) et HspllO, la co-chaperones Hsp40 (DnaJ), le complexe CCT/TRiC et GroEL. Chez les bactéries et les humains, les chaperonnes cytosoliques Hsp70s/Hspl 10s et les « chaperonines» sont fortement activées par différentes conditions de stress et sont toutes impliquées dans la prévention et la correction du mauvais repliement des protéines et de leur agrégation. Hsp70 collabore avec Hsp40 pour réactiver les protéines agrégées ou mal repliées et leur action nécessite de 1ATP. Les chaperonines (GroEL) déplient et réactivent aussi les protéines mal repliées de façon stable mais nous avons trouvé qu'elles utilisent l'ATP pour libérer les intermédiaires collant et mal repliés du site catalytique de dépliage. Nous avons initialement caractérisé un type particulier de formes stables de luciférase et de rhodanese monomériques mal repliées obtenues après plusieurs cycles de congélation / décongélation répétés (FT). Ces monomères exposaient des résidus hydrophobiques et étaient plus riches en feuillets ß anormaux. Ils pouvaient cependant être réactivés par les chaperonnes Hsp70+Hsp40 (DnaK+DnaJ) et de l'ATP, ou par Hsp60 (GroEL) sans ATP (Chapitre 2). En utilisant la FT-Luciferase comme substrat nous avons trouvé que HspllO (un orthologue de Hsp70) était une authentique dépliase, dépendante strictement de l'ATP. De plus, nous avons trouvé que HspllO collaborait avec Hsp70 dans la désagrégation d'agrégats stables de protéines en combinant leurs activités dépliase consommatrice d'ATP (Chapitre 3). En utilisant la FT-rhodanese, nous avons trouvé que les chaperonines (GroEL et CCT) pouvaient réactiver catalytiquement des monomères mal repliés en absence d'ATP. Nos résultats suggérèrent également que la capture d'un polypeptide en cours de dépliement dans la cavité de GroEL et sous un couvercle du complexe GroES ne serait pas une étape obligatoire du mécanisme, comme il est communément accepté dans la littérature (Chapitre 4). De plus, nous avons étudié le rôle de Hsp40, une co-chaperones de Hsp70, dans l'adressage de substrats polypeptidiques mal repliés vers Hsp70. Ce travail a révélé que DnaJ pouvait différencier et lier des polypeptide mal repliés (toxiques), comme des oligomères d'a-synucléine dans la maladie de Parkinson, et clairement les différencier des monomères inoffensifs d'a-synucléine (Chapitre 5). Finalement une méta-analyse de données de microarrays de tissus végétaux et animaux traités avec différents stress chimiques et abiotiques a révélé une possible co-expression de la machinerie des chaperonnes et des régulateurs de co- chaperonne. Cette meta-analyse montre aussi clairement que le mauvais repliement des protéines dans le cytosol entraîne la synthèse de chaperonnes principalement cytosoliques alors que le mauvais repliement de protéines dans le réticulum endoplasmique (ER) entraine une réponse typique de dépliement (UPR) qui consiste principalement en la synthèse de chaperonnes localisées dans l'ER. Nous émettons l'hypothèse que les drogues qui reproduisent le mieux les stress de chaleur ou les stress UPR pourraient se montrer efficaces dans la lutte contre le mauvais repliement des protéines et le vieillissement (Chapitre 6).

The Wnt receptor FZD1 mediates chemoresistance in neuroblastoma through activation of the Wnt/beta-catenin pathway.

The development of chemoresistance represents a major obstacle in the successful treatment of cancers such as neuroblastoma (NB), a particularly aggressive childhood solid tumour. The mechanisms underlying the chemoresistant phenotype in NB were addressed by gene expression profiling of two doxorubicin (DoxR)-resistant vs sensitive parental cell lines. Not surprisingly, the MDR1 gene was included in the identified upregulated genes, although the highest overexpressed transcript in both cell lines was the frizzled-1 Wnt receptor (FZD1) gene, an essential component of the Wnt/beta-catenin pathway. FZD1 upregulation in resistant variants was shown to mediate sustained activation of the Wnt/beta-catenin pathway as revealed by nuclear beta-catenin translocation and target genes transactivation. Interestingly, specific micro-adapted short hairpin RNA (shRNAmir)-mediated FZD1 silencing induced parallel strong decrease in the expression of MDR1, another beta-catenin target gene, revealing a complex, Wnt/beta-catenin-mediated implication of FZD1 in chemoresistance. The significant restoration of drug sensitivity in FZD1-silenced cells confirmed the FZD1-associated chemoresistance. RNA samples from 21 patient tumours (diagnosis and postchemotherapy), showed a highly significant FZD1 and/or MDR1 overexpression after treatment, underlining a role for FZD1-mediated Wnt/beta-catenin pathway in clinical chemoresistance. Our data represent the first implication of the Wnt/beta-catenin pathway in NB chemoresistance and identify potential new targets to treat aggressive and resistant NB.

A role for the transcriptional repressor ICER in the molecular pathogenesis of type 2 diabetes

AbstractType 2 diabetes (T2D) is a metabolic disease which affects more than 200 millions people worldwide. The progression of this affection reaches nowadays epidemic proportions, owing to the constant augmentation in the frequency of overweight, obesity and sedentary. The pathogenesis of T2D is characterized by reduction in the action of insulin on its target tissues - an alteration referred as insulin resistance - and pancreatic β-cell dysfunction. This latter deterioration is defined by impairment in insulin biosynthesis and secretion, and a loss of β-cell mass by apoptosis. Environmental factors related to T2D, such as chronic elevation in glucose and free fatty acids levels, inflammatory cytokines and pro-atherogenic oxidized low- density lipoproteins (LDL), contribute to the loss of pancreatic β-cell function.In this study, we have demonstrated that the transcription factor Inducible Cyclic AMP Early Repressor (ICER) participates to the progression of both β-cell dysfunction and insulin resistance. The expression of this factor is driven by an alternative promoter and ICER protein represents therefore a truncated product of the Cyclic AMP Response Element Modulator (CREM) family which lacks transactivation domain. Consequently, the transcription factor ICER acts as a passive repressor which reduces expression of genes controlled by the cyclic AMP and Cyclic AMP Response Element Binding protein (CREB) pathway.In insulin-secreting cells, the accumulation of reactive oxygen species caused by environmental factors and notably oxidized LDL - a process known as oxidative stress - induces the transcription factor ICER. This transcriptional repressor hampers the secretory capacity of β-cells by silencing key genes of the exocytotic machinery. In addition, the factor ICER reduces the expression of the scaffold protein Islet Brain 1 (IB 1 ), thereby favouring the activation of the c-Jun N-terminal Kinase (JNK) pathway. This triggering alters in turn insulin biosynthesis and survival capacities of pancreatic β-cells.In the adipose tissue of mice and human subjects suffering from obesity, the transcription factor ICER contributes to the alteration in insulin action. The loss in ICER protein in these tissues induces a constant activation of the CREB pathway and the subsequent expression of the Activating Transcription Factor 3 (ATF3). In turn, this repressor reduces the transcript levels of the glucose transporter GLUT4 and the insulin-sensitizer peptide adiponectin, thereby contributing to the diminution in insulin action.In conclusion, these data shed light on the important role of the transcriptional repressor ICER in the pathogenesis of T2D, which contributes to both alteration in β-cell function and aggravation of insulin resistance. Consequently, a better understanding of the molecular mechanisms responsible for the alterations in ICER levels is required and could lead to develop new therapeutic strategies for the treatment of T2D.RésuméLe diabète de type 2 (DT2) est une maladie métabolique qui affecte plus de 200 millions de personnes dans le monde. La progression de cette affection atteint aujourd'hui des proportions épidémiques imputables à l'augmentation rapide dans les fréquences du surpoids, de l'obésité et de la sédentarité. La pathogenèse du DT2 se caractérise par une diminution de l'action de l'insuline sur ses tissus cibles - un processus nommé insulino-résistance - ainsi qu'une dysfonction des cellules β pancréatiques sécrétrices d'insuline. Cette dernière détérioration se définit par une réduction de la capacité de synthèse et de sécrétion de l'insuline et mène finalement à une perte de la masse de cellules β par apoptose. Des facteurs environnementaux fréquemment associés au DT2, tels l'élévation chronique des taux plasmatiques de glucose et d'acides gras libres, les cytokines pro-inflammatoires et les lipoprotéines de faible densité (LDL) oxydées, contribuent à la perte de fonction des cellules β pancréatiques.Dans cette étude, nous avons démontré que le facteur de transcription « Inducible Cyclic AMP Early Repressor » (ICER) participe à la progression de la dysfonction des cellules β pancréatiques et au développement de Pinsulino-résistance. Son expression étant gouvernée par un promoteur alternatif, la protéine d'ICER représente un produit tronqué de la famille des «Cyclic AMP Response Element Modulator » (CREM), sans domaine de transactivation. Par conséquent, le facteur ICER agit comme un répresseur passif qui réduit l'expression des gènes contrôlés par la voie de l'AMP cyclique et des « Cyclic AMP Response Element Binding protein » (CREB).Dans les cellules sécrétrices d'insuline, l'accumulation de radicaux d'oxygène libres, soutenue par les facteurs environnementaux et notamment les LDL oxydées - un processus appelé stress oxydatif- induit de manière ininterrompue le facteur de transcription ICER. Ainsi activé, ce répresseur transcriptionnel altère la capacité sécrétoire des cellules β en bloquant l'expression de gènes clés de la machinerie d'exocytose. En outre, le facteur ICER favorise l'activation de la cascade de signalisation « c-Jun N- terminal Kinase » (JNK) en réduisant l'expression de la protéine « Islet Brain 1 » (IB1), altérant ainsi les fonctions de biosynthèse de l'insuline et de survie des cellules β pancréatiques.Dans le tissu adipeux des souris et des sujets humains souffrant d'obésité, le facteur de transcription ICER contribue à l'altération de la réponse à l'insuline. La disparition de la protéine ICER dans ces tissus entraîne une activation persistante de la voie de signalisation des CREB et une induction du facteur de transcription « Activating Transcription Factor 3 » (ATF3). A son tour, le répresseur ATF3 inhibe l'expression du transporteur de glucose GLUT4 et du peptide adipocytaire insulino-sensibilisateur adiponectine, contribuant ainsi à la diminution de l'action de l'insuline en conditions d'obésité.En conclusion, à la lumière de ces résultats, le répresseur transcriptionnel ICER apparaît comme un facteur important dans la pathogenèse du DT2, en participant à la perte de fonction des cellules β pancréatiques et à l'aggravation de l'insulino-résistance. Par conséquent, l'étude des mécanismes moléculaires responsables de l'altération des niveaux du facteur ICER pourrait permettre le développement de nouvelles stratégies de traitement du DT2.Résumé didactiqueL'énergie nécessaire au bon fonctionnement de l'organisme est fournie par l'alimentation, notamment sous forme de sucres (glucides). Ceux-ci sont dégradés en glucose, lequel sera distribué aux différents organes par la circulation sanguine. Après un repas, le niveau de glucose sanguin, nommé glycémie, s'élève et favorise la sécrétion d'une hormone appelée insuline par les cellules β du pancréas. L'insuline permet, à son tour, aux organes, tels le foie, les muscles et le tissu adipeux de capter et d'utiliser le glucose ; la glycémie retrouve ainsi son niveau basai.Le diabète de type 2 (DT2) est une maladie métabolique qui affecte plus de 200 millions de personnes dans le monde. Le développement de cette affection est causée par deux processus pathologiques. D'une part, les quantités d'insuline secrétée par les cellules β pancréatiques, ainsi que la survie de ces cellules sont réduites, un phénomène connu sous le nom de dysfonction des cellules β. D'autre part, la sensibilité des tissus à l'insuline se trouve diminuée. Cette dernière altération, l'insulino-résistance, empêche le transport et l'utilisation du glucose par les tissus et mène à une accumulation de ce sucre dans le sang. Cette stagnation de glucose dans le compartiment sanguin est appelée hyperglycémie et favorise l'apparition des complications secondaires du diabète, telles que les maladies cardiovasculaires, l'insuffisance rénale, la cécité et la perte de sensibilité des extrémités.Dans cette étude, nous avons démontré que le facteur ICER qui contrôle spécifiquement l'expression de certains gènes, contribue non seulement à la dysfonction des cellules β, mais aussi au développement de l'insulino-résistance. En effet, dans les cellules β pancréatiques en conditions diabétiques, l'activation du facteur ICER altère la capacité de synthèse et de sécrétion d'insuline et réduit la survie ces cellules.Dans le tissu adipeux des souris et des sujets humains souffrant d'obésité, le facteur ICER contribue à la perte de sensibilité à l'insuline. La disparition d'ICER altère l'expression de la protéine qui capte le glucose, le transoprteur GLUT4, et l'hormone adipocytaire favorisant la sensibilité à l'insuline, nommée adiponectine. Ainsi, la perte d'ICER participe à la réduction de la captation de glucose par le tissue adipeux et au développement de l'insulino-résistance au cours de l'obésité.En conclusion, à la lumière de ces résultats, le facteur ICER apparaît comme un contributeur important à la progression du DT2, en soutenant la dysfonction des cellules β pancréatiques et l'aggravation de l'insulino-résistance. Par conséquent, l'étude des mécanismes responsables de la dérégulation du facteur ICER pourrait permettre le développement de nouvelles stratégies de traitement du DT2.

Targeting the JNK signaling pathway potentiates the antiproliferative efficacy of Rapamycin in LS174T colon cancer cells

RésuméLes récentes thérapies anticancéreuses développées visent principalement à inhiber les protéines mutées et responsables de la croissance des cellules cancéreuses. Dans ce contexte, l'inhibition d'une protéine appelée mTOR est une stratégie prometteuse. En effet, mTOR régule la prolifération et la survie cellulaire et mTOR est fréquemment activé dans les cellules tumorales.De nombreuses études ont démontré l'efficacité anti-tumorale d'inhibiteurs de mTOR telle que la rapamycine aussi bien dans des modèles expérimentaux que chez les patients souffrant de cancers. Ces études ont cependant également démontré que l'inhibition de mTOR induit l'activation d'autres protéines cellulaires qui vont induire la prolifération cellulaire et ainsi limiter l'effet anti-tumoral des inhibiteurs de mTOR. En particulier, la rapamycine induit l'activation de la voie de signalisation PI3K/Akt qui joue un rôle prépondérant dans la croissance cellulaire.Dans ce travail, nous avons étudié l'effet de la rapamycine sur une protéine appelée JNK ainsi que le rôle de JNK sur les effets anti-tumoraux de la rapamycine. JNK est une protéine impliquée dans la survie et la prolifération cellulaire. Elle est activée notamment par la voie de signalisation PI3K/Akt. De ce fait, nous avons émis l'hypothèse que la rapamycine induirait l'activation de JNK, réduisant ainsi l'efficacité anti¬tumorale de la rapamycine. En utilisant une lignée cellulaire tumorale (LS174T) dérivée du cancer colorectal, nous avons observé que la rapamycine induisait l'activation de JNK. Nous avons également observé que l'inhibition de JNK par le SP600125, un inhibiteur chimique de JNK, ou par la surexpression d'un dominant négatif de JNK dans les cellules LS174T potentialisait l'effet anti-tumoral de la rapamycine in vitro ainsi que dans un modèle murin de xénogreffe tumorale in vivo.En conclusion, nous avons observé que l'activation de JNK induite par la rapamycine entraine une réduction de l'effet anti-tumoral de cette dernière. Nous proposons ainsi que l'inhibition simultanée de JNK et de mTOR représente une nouvelle option thérapeutique en oncologie qu'il conviendra de confirmer dans d'autres modèles expérimentaux avant d'être testée dans des études cliniques.

The Oncogene Metadherin Modulates the Apoptotic Pathway Based on the Tumor Necrosis Factor Superfamily Member TRAIL (Tumor Necrosis Factor-related Apoptosis-inducing Ligand) in Breast Cancer.

Metadherin (MTDH), the newly discovered gene, is overexpressed in more than 40% of breast cancers. Recent studies have revealed that MTDH favors an oncogenic course and chemoresistance. With a number of breast cancer cell lines and breast tumor samples, we found that the relative expression of MTDH correlated with tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) sensitivity in breast cancer. In this study, we found that knockdown of endogenous MTDH cells sensitized the MDA-MB-231 cells to TRAIL-induced apoptosis both in vitro and in vivo. Conversely, stable overexpression of MTDH in MCF-7 cells enhanced cell survival with TRAIL treatment. Mechanically, MTDH down-regulated caspase-8, decreased caspase-8 recruitment into the TRAIL death-inducing signaling complex, decreased caspase-3 and poly(ADP-ribose) polymerase-2 processing, increased Bcl-2 expression, and stimulated TRAIL-induced Akt phosphorylation, without altering death receptor status. In MDA-MB-231 breast cancer cells, sensitization to TRAIL upon MTDH down-regulation was inhibited by the caspase inhibitor Z-VAD-fmk (benzyloxycarbonyl-VAD-fluoromethyl ketone), suggesting that MTDH depletion stimulates activation of caspases. In MCF-7 breast cancer cells, resistance to TRAIL upon MTDH overexpression was abrogated by depletion of Bcl-2, suggesting that MTDH-induced Bcl-2 expression contributes to TRAIL resistance. We further confirmed that MTDH may control Bcl-2 expression partly by suppressing miR-16. Collectively, our results point to a protective function of MTDH against TRAIL-induced death, whereby it inhibits the intrinsic apoptosis pathway through miR-16-mediated Bcl-2 up-regulation and the extrinsic apoptosis pathway through caspase-8 down-regulation.