Incretin receptor null mice reveal key role of GLP-1 but not GIP in pancreatic beta cell adaptation to pregnancy.

Islet adaptations to pregnancy were explored in C57BL6/J mice lacking functional receptors for glucagon-like peptide 1 (GLP-1) and gastric inhibitory polypeptide (GIP). Pregnant wild type mice and GIPRKO mice exhibited marked increases in islet and beta cell area, numbers of medium/large sized islets, with positive effects on Ki67/Tunel ratio favouring beta cell growth and enhanced pancreatic insulin content. Alpha cell area and glucagon content were unchanged but prohormone convertases PC2 and PC1/3 together with significant amounts of GLP-1 and GIP were detected in alpha cells. Knockout of GLP-1R abolished these islet adaptations and paradoxically decreased pancreatic insulin, GLP-1 and GIP. This was associated with abolition of normal pregnancy-induced increases in plasma GIP, L-cell numbers, and intestinal GIP and GLP-1 stores. These data indicate that GLP-1 but not GIP is a key mediator of beta cell mass expansion and related adaptations in pregnancy, triggered in part by generation of intra-islet GLP-1.

Signalling of Arabidopsis thaliana response to Pieris brassicae eggs shares similarities with PAMP-triggered immunity.

Insect egg deposition activates plant defence, but very little is known about signalling events that control this response. In Arabidopsis thaliana, oviposition by Pieris brassicae triggers salicylic acid (SA) accumulation and induces the expression of defence genes. This is similar to the recognition of pathogen-associated molecular patterns (PAMPs), which are involved in PAMP-triggered immunity (PTI). Here, the involvement of known signalling components of PTI in response to oviposition was studied. Treatment with P. brassicae egg extract caused a rapid induction of early PAMP-responsive genes. In addition, expression of the defence gene PR-1 required EDS1, SID2, and, partially, NPR1, thus implicating the SA pathway downstream of egg recognition. PR-1 expression was triggered by a non-polar fraction of egg extract and by an oxidative burst modulated through the antagonistic action of EDS1 and NUDT7, but which did not depend on the NADPH oxidases RBOHD and RBOHF. Searching for receptors of egg-derived elicitors, a receptor-like kinase mutant, lecRK-I.8, was identified which shows a much reduced induction of PR-1 in response to egg extract treatment. These results demonstrate the importance of the SA pathway in response to egg-derived elicitor(s) and unravel intriguing similarities between the detection of insect eggs and PTI in Arabidopsis.

Function and regulation of the scaffold protein IB1/JIP-1 in the uro-genital tract.

RESUME Ce mémoire de thèse traite de l'étude de la « scaffold »protéine ou protéine «échafaud», « Islet-Brain1/ JNK Interacting Protein 1 » (IB1/JIP-1) dans la vessie et la prostate, deux organes importants de l'appareil uro-genital. Cette protéine, mise en évidence dans notre laboratoire à la fin des année 90, a été reconnue pour réguler la voie de signalisation des « Mitogen-Activated Protein Kinases » (MAPKs), et en particulier de la MAPK appelée c-Jun N-terminal Kinase (JNK). Le réseau de voie de signalisation permet aux cellules de percevoir les changements dans le milieu extracellulaire et de permettre une réponse appropriée à ces différents stimuli. La connaissance des voies de signalisation a permis de mettre en évidence leur rôle crucial tant dans l'homéostase des tissus sains que dans des processus pathologiques comme l'oncogenèse. Parmi une vingtaine de voie de signalisation, la voie de signalisation des «MAPKinases » est une des plus importantes et a été montrée pour participer à diverses fonctions cellulaires telles que la différentiation, la motilité, la division et la mort cellulaire. La voie de signalisation des « MAPKinases » est typiquement constituée d'un module de trois kinases qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. On note la présence d'une MAPK, d'un activateur de MAPK et d'un activateur de l'activateur de MAPK. Une fois la MAPK activée, elle permettra la régulation de différentes cibles dont certain facteur de transcription. Chez les mammifères, il existe 3 grands groupes de MAPKs : the extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK 1/2) cascade, qui régule préférentiellement la croissance et la différentiation cellulaire, ainsi que les cascades JNK et p38 qui régulent préférentiellement la réponse à différents stress cellulaires telle que l'inflammation ou l'apoptose. JNK est activé par différents stress cellulaire telle que les cytokines inflammatoires. JNK est également requis au cours du développement embryonnaire et contribue à la mort (apoptose) ou à la prolifération cellulaire. Plusieurs études ont mis en évidence le rôle de JNK durant le processus tumoral, sans que son rôle soit clairement identifié. JNK pourrait avoir des fonctions différentes durant l'initiation puis de la progression tumorale. Chez les mammifères, les voies de signalisation intracellulaires forment un réseau complexe et elles interagissent entre elles, ce qui permet aux cellules une réponse adéquate aux multitudes de stimuli existants dans les organismes pluricellulaires. Parmi plusieurs mécanismes de régulation, les protéines dites « scaffold » ou «échafaud » jouent un rôle crucial dans l'homéostase de la voie de signalisation des «MAPKinase ». L'introduction revoit brièvement ces différents aspects, de la voie de signalisation des «MAPKinase et des connaissance sur IB1/JIP-1. Les premières études effectuées sur IB1/JIP-1 ont montré une expression relativement spécifique de cette protéine dans certains types de neurones ainsi que dans la cellule beta-sécrétrice d'insuline. IB1/JIP-1 régule la voie de signalisation JNK par interaction avec les différents composants du module, modifiant ainsi le spectre de substrats activés par JNK. La fonction précise de IB1/JIP-1 n'était pas encore élucidée, mais plusieurs travaux mettaient en lumière un rôle dans la régulation, et la sous-location cellulaire des composants de la voie de signalisation JNK, ainsi que dans la survie cellulaire à certain stress. Cette expression relativement spécifique est intrigante car elle suggère que sa présence serait nécessaire à une régulation spécifique de la MAPKinase JNK ou à certaines autres fonctions cellulaires également spécifiques de certains tissus. Le premier but de ce travail a consisté à mettre en évidence l'expression de IB1/JIP-1 dans l'appareil uro-génital et plus particulièrement dans la vessie et la prostate. Nos résultats ont montré que IB1/JIP-1 est spécifiquement exprimé au niveau de l'urothélium vésical, mais pas dans le muscle lisse. Il en est de même au niveau de la prostate où IB1/JIP-1 est exprimé spécifiquement au niveau de l'épithélium sécrétoire et absent au niveau du stroma fibro-musculaire. La vessie et la prostate sont des organes ou l'activité JNK pourrait être crucial tant dans l' homeostase tissulaire que dans le développement de pathologies bénignes ou malignes. La vessie et la prostate sont le siège fréquent de tumeur. La base pour le développement du cancer est complexe et implique plusieurs anomalies génétiques. Ce processus complexe lié au développement tumoral est encore loin d`être complètement élucidé, raison pour laquelle il est crucial de poursuivre l'étude des différents gènes pouvant être impliqué dans ces processus ou pouvant être utilisé comme outil thérapeutique. Dans l'urothelium de la vessie, la fonction de la MAPK JNK n'a été que très peu étudiée. Il existe quelques études, in vitro, suggérant une implication possible de cette voie de signalisation dans des processus telle que le développement ou la progression tumorale. Le chapitre 1 décrit une étude in vivo dans la vessie un modèle de stress mécanique, connu pour activer les MAPKinase. La dilatation vésicale, due à une obstruction urétrale, a mis en évidence une diminution de l'expression de IB1/JIP-1 ainsi qu'une activation de la MAPKinase JNK. Dans ce modèle, la régulation de IB1/JIP-1, par l'intermédiaire d'un vecteur viral, a permis de démontrer que IB1/JIP-1 régulait l'activité de JNK dans ce tissu. Pour poursuivre l'étude de cette fonction d' IB1/JIP-1 dans l'urothélium, nous avons investigué l'activité JNK dans des souris génétiquement modifiées et porteuse d'une délétion de 1 des 2 allèles du gène codant pour IB1/JIP-1, avec un contenu en IB1/JIP-1 diminué de moitié. L'activation de JNK est également augmentée dans l'urothelium au repos de ces souris, ce qui confirme la fonction régulatrice de JNK par IB1/JIP-1. Ces résultats ont permis de mettre en évidence un rôle critique de celle-ci dans l'homéostase de I`urothelium et suggère une nouvelle cible pour réguler la voie de signalisation dans ce tissu. En outre, la modulation des niveaux d'expression d'IB1/JIP-1 dans la vessie, in vivo, par l'intermédiaire de vecteurs viraux s'est révélée réalisable et indique un moyen élégant pour développer une thérapie génique dans cet organe. Un autre élément de ce travail de thèse, révélée au chapitre 2, a été d'étudier la régulation dans la vessie de rat de la communication intercellulaire de type « GAP ». Les cellules adjacentes partagent des ions, messagers secondaires et des petits métabolites par l'intermédiaire de canaux intercellulaire qui forment les jonctions de type « GAP ». Ce type de communications intercellulaire permet une activité cellulaire coordonnée, une caractéristique importante pour l'homéostase des organismes multicellulaire. Ce type de communication intercellulaire est formé de 2 demi-canaux appelés connexons. Chaque connexon est formé de six protéines appelées connexins (Cx). Il existe environ vingt connexines différentes nommées par leur poids moléculaire respectif. Les jonctions de type canaux "GAP" permettent aux cellules de communiquer avec les cellules voisines au quelles elles sont mécaniquement ou électriquement couplées. La vessie peut être particulièrement dépendante de la communication intercellulaire par les canaux « Gap » qui permettrait de coordonner la réponse de la musculature ainsi que de l'urothélium à l'augmentation de la pression transmurale du à l'accumulation d'urine, situation fréquemment observée dans le cadre de l'hyperplasie bénigne de la prostate. Dans la vessie de rat, la connexine26 est exprimée uniquement dans l'urothelium. La Cx26, a été montrée pour être un possible « tumor suppressor gene » dans le cancer de vessie. Une augmentation de la Cx26 ainsi que du couplage des cellules urothéliales a été démontré dans notre modèle de stress mécanique sur la vessie de rat et est dépendante de 2 éléments de réponses connues pour interagir avec AP-1. La régulation de IB1/JIP-1 a permis de montrer que celle-ci régulait l'activité JNK, ainsi que l'activité du facteur de transcription AP-1, composé de c-Jun lui-même cible de JNK. Cette réduction de l'activité de AP-1 est associée à une diminution de l'expression du transcipt de la Cx26. En résumé, la Cx26 pourrait être régulée par le complexe AP-1 lui-même dépendant du contenu en IB1/JIP-1. Dans le chapitre 3, l'étude de IB1/J1P-1 s'est portée sur la prostate. Cet organe, siège fréquent de pathologie telle que le cancer ou l'hyperplasie bénigne de la prostate, exprime IB1/JIP-1 au niveau de son épithélium sécrétoire. Cette expression est maintenue dans une lignée cellulaire humaine largement étudiée est reconnue comme un modèle adéquat de cellules tumorales de type androgène-sensible. IB1/JIP-1 a été investigué dans un modèle in vitro d'apoptose en réponse à un agent appelé N-(4-hydroxyphenyl)retinamide (4-HPR) qui induit une activation de la MAPK JNK ainsi que également un diminution du contenu en IB1/JIP-1. La surexpression de IB1/JIP-1 en utilisant à nouveau des virus comme vecteur a démontré que IB1/JIP-1 était capable de réguler l'activité de JNK ainsi que les taux d'apoptose. Dans le cancer de la prostate, certains travaux ont montré que la différentiation neuroendocrine des cellules tumorales est associée à la progression tumorale et à la perte de sensibilité aux androgènes. Ce travail a permis de dévoiler l'augmentation d'expression de IB1/JIP-1 dans un modèle de neurodifferentiation des cellules d'une lignée prostatique humaine (LNCaP). Les mécanismes qui permettent une expression spécifique de IB1/JIP-1 ont été partiellement investiguée dans notre laboratoire. Son promoteur humain contient un « Neuron Restricive Silencer Element » (NRSE) connu pour se lier a répresseur transcriptionel appelé « RE-1 Silencer Transcription Factor » ou « Neuron Restrictive Silencer Factor » (REST/NRSF). NRSF/REST est capable de réprimer l'expression de gènes neuronaux en dehors du système neuronal. Il prend part à la différentiation terminale des gènes neuronaux. Dans le chapitre 3, on observe que l'activité de REST/NRSF est diminuée dans les cellules LNCaP qui se transdifferencient de manière neuroendocrine, et que REST/NRSF est capable de moduler l'expression de ces gènes cibles dans ce type cellulaire. Ces travaux laissent suggérer que NRSF/REST participe à l'acquisition du phénotype neuroendocrinien et pourrait être une cible pour réguler ce phénomène. En conclusion, ce travail de thèse présente l'expression de IB1/JIP-1 dans 2 organes de l'appareil uro-génital ; la vessie et la prostate. La fonction de IB1/JIP-1 a été étudiée in vivo dans la vessie de rat, ce qui a mis en évidence sa fonction régulatrice de l'activité de la MAPKinase JNK, et de l'activité du facteur de transcription AP-1 ; ainsi que sa possible implication régulatrice de gène cible tel que la Connexin 26 (Cx26). AP-1 et la Cx26 pourraient jouer un rôle dans le processus oncologique, tant dans le control de l'invasion cellulaire ou le control de la croissance cellulaire. Dans la prostate, IB1/JIP-1 régule également l'activité JNK; crucial dans la transmission de certains stimulis pro-apoptotiques. Dans un modèle de transdifférenciation neuroendocrinienne, phénotype possiblement lié au caractère agressif du cancer de la prostate, l'expression de IB1/JIP-1 est augmenté, suggérant soit un rôle possible dans le développement du phénotype neuronal ou une implication dans une fonction anti-apoptotique. Ce travail a donc permis d'élargir nos connaissances sur la régulation et le control de la voie de signalisation des MAPKinases par IB1/JIP-1, qui pourrait avoir encore d'autres fonctions dans ces tissus.

A neuron-specific deletion of the microRNA-processing enzyme DICER induces severe but transient obesity in mice.

MicroRNAs (miRNAs) are small, non-coding RNA molecules that regulate gene expression post-transcriptionally. MiRNAs are implicated in various biological processes associated with obesity, including adipocyte differentiation and lipid metabolism. We used a neuronal-specific inhibition of miRNA maturation in adult mice to study the consequences of miRNA loss on obesity development. Camk2a-CreERT2 (Cre+) and floxed Dicer (Dicerlox/lox) mice were crossed to generate tamoxifen-inducible conditional Dicer knockouts (cKO). Vehicle- and/or tamoxifen-injected Cre+;Dicerlox/lox and Cre+;Dicer+/+ served as controls. Four cohorts were used to a) measure body composition, b) follow food intake and body weight dynamics, c) evaluate basal metabolism and effects of food deprivation, and d) assess the brain transcriptome consequences of miRNA loss. cKO mice developed severe obesity and gained 18 g extra weight over the 5 weeks following tamoxifen injection, mainly due to increased fat mass. This phenotype was highly reproducible and observed in all 38 cKO mice recorded and in none of the controls, excluding possible effects of tamoxifen or the non-induced transgene. Development of obesity was concomitant with hyperphagia, increased food efficiency, and decreased activity. Surprisingly, after reaching maximum body weight, obese cKO mice spontaneously started losing weight as rapidly as it was gained. Weight loss was accompanied by lowered O2-consumption and respiratory-exchange ratio. Brain transcriptome analyses in obese mice identified several obesity-related pathways (e.g. leptin, somatostatin, and nemo-like kinase signaling), as well as genes involved in feeding and appetite (e.g. Pmch, Neurotensin) and in metabolism (e.g. Bmp4, Bmp7, Ptger1, Cox7a1). A gene cluster with anti-correlated expression in the cerebral cortex of post-obese compared to obese mice was enriched for synaptic plasticity pathways. While other studies have identified a role for miRNAs in obesity, we here present a unique model that allows for the study of processes involved in reversing obesity. Moreover, our study identified the cortex as a brain area important for body weight homeostasis.

The long form of FLIP is an activator of caspase-8 at the Fas death-inducing signaling complex.

Death receptors, such as Fas and tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand receptors, recruit Fas-associated death domain and pro-caspase-8 homodimers, which are then autoproteolytically activated. Active caspase-8 is released into the cytoplasm, where it cleaves various proteins including pro-caspase-3, resulting in apoptosis. The cellular Fas-associated death domain-like interleukin-1-beta-converting enzyme-inhibitory protein long form (FLIP(L)), a structural homologue of caspase-8 lacking caspase activity because of several mutations in the active site, is a potent inhibitor of death receptor-induced apoptosis. FLIP(L) is proposed to block caspase-8 activity by forming a proteolytically inactive heterodimer with caspase-8. In contrast, we propose that FLIP(L)-bound caspase-8 is an active protease. Upon heterocomplex formation, a limited caspase-8 autoprocessing occurs resulting in the generation of the p43/41 and the p12 subunits. This partially processed form but also the non-cleaved FLIP(L)-caspase-8 heterocomplex are proteolytically active because they both bind synthetic substrates efficiently. Moreover, FLIP(L) expression favors receptor-interacting kinase (RIP) processing within the Fas-signaling complex. We propose that FLIP(L) inhibits caspase-8 release-dependent pro-apoptotic signals, whereas the single, membrane-restricted active site of the FLIP(L)-caspase-8 heterocomplex is proteolytically active and acts on local substrates such as RIP.

Fate of TLR-1/TLR-2 agonist functionalised pDNA nanoparticles upon deposition at the human bronchial epithelium in vitro.

BACKGROUND: Plasmid DNA vaccination is a promising approach, but studies in non-human primates and humans failed to achieve protective immunity. To optimise this technology further with focus on pulmonary administration, we developed and evaluated an adjuvant-equipped DNA carrier system based on the biopolymer chitosan. In more detail, the uptake and accompanying immune response of adjuvant Pam3Cys (Toll-like receptor-1/2 agonist) decorated chitosan DNA nanoparticles (NP) were explored by using a three-dimensional (3D) cell culture model of the human epithelial barrier. Pam3Cys functionalised and non-functionalised chitosan DNA NP were sprayed by a microsprayer onto the surface of 3D cell cultures and uptake of NP by epithelial and immune cells (blood monocyte-derived dendritic cells (MDDC) and macrophages (MDM)) was visualised by confocal laser scanning microscopy. In addition, immune activation by TLR pathway was monitored by analysis of interleukin-8 and tumor necrosis factor-α secretions (ELISA). RESULTS: At first, a high uptake rate into antigen-presenting cells (MDDC: 16-17%; MDM: 68-75%) was obtained. Although no significant difference in uptake patterns was observed for Pam3Cys adjuvant functionalised and non-functionalised DNA NP, ELISA of interleukin-8 and tumor necrosis factor-α demonstrated clearly that Pam3Cys functionalisation elicited an overall higher immune response with the ranking of Pam3Cys chitosan DNA NPâeuro0/00>âeuro0/00chitosan DNA NPâeuro0/00=âeuro0/00DNA unloaded chitosan NPâeuro0/00>âeuro0/00control (culture medium). CONCLUSIONS: Chitosan-based DNA delivery enables uptake into abluminal MDDC, which are the most immune competent cells in the human lung for the induction of antigen-specific immunity. In addition, Pam3Cys adjuvant functionalisation of chitosan DNA NP enhances significantly an environment favoring recruitment of immune cells together with a Th1 associated (cellular) immune response due to elevated IL-8 and TNF-α levels. The latter renders this DNA delivery approach attractive for potential DNA vaccination against intracellular pathogens in the lung (e.g., Mycobacterium tuberculosis or influenza virus).

Siglec-1 is a novel dendritic cell receptor that mediates HIV-1 trans-infection through recognition of viral membrane gangliosides.

Dendritic cells (DCs) are essential antigen-presenting cells for the induction of immunity against pathogens. However, HIV-1 spread is strongly enhanced in clusters of DCs and CD4(+) T cells. Uninfected DCs capture HIV-1 and mediate viral transfer to bystander CD4(+) T cells through a process termed trans-infection. Initial studies identified the C-type lectin DC-SIGN as the HIV-1 binding factor on DCs, which interacts with the viral envelope glycoproteins. Upon DC maturation, however, DC-SIGN is down-regulated, while HIV-1 capture and trans-infection is strongly enhanced via a glycoprotein-independent capture pathway that recognizes sialyllactose-containing membrane gangliosides. Here we show that the sialic acid-binding Ig-like lectin 1 (Siglec-1, CD169), which is highly expressed on mature DCs, specifically binds HIV-1 and vesicles carrying sialyllactose. Furthermore, Siglec-1 is essential for trans-infection by mature DCs. These findings identify Siglec-1 as a key factor for HIV-1 spread via infectious DC/T-cell synapses, highlighting a novel mechanism that mediates HIV-1 dissemination in activated tissues.

TAK1 is required for survival of mouse fibroblasts treated with TRAIL, and does so by NF-kappaB dependent induction of cFLIPL.

Tumor necrosis factor (TNF)-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) is known as a "death ligand"-a member of the TNF superfamily that binds to receptors bearing death domains. As well as causing apoptosis of certain types of tumor cells, TRAIL can activate both NF-kappaB and JNK signalling pathways. To determine the role of TGF-beta-Activated Kinase-1 (TAK1) in TRAIL signalling, we analyzed the effects of adding TRAIL to mouse embryonic fibroblasts (MEFs) derived from TAK1 conditional knockout mice. TAK1-/- MEFs were significantly more sensitive to killing by TRAIL than wild-type MEFs, and failed to activate NF-kappaB or JNK. Overexpression of IKK2-EE, a constitutive activator of NF-kappaB, protected TAK1-/- MEFs against TRAIL killing, suggesting that TAK1 activation of NF-kappaB is critical for the viability of cells treated with TRAIL. Consistent with this model, TRAIL failed to induce the survival genes cIAP2 and cFlipL in the absence of TAK1, whereas activation of NF-kappaB by IKK2-EE restored the levels of both proteins. Moreover, ectopic expression of cFlipL, but not cIAP2, in TAK1-/- MEFs strongly inhibited TRAIL-induced cell death. These results indicate that cells that survive TRAIL treatment may do so by activation of a TAK1-NF-kappaB pathway that drives expression of cFlipL, and suggest that TAK1 may be a good target for overcoming TRAIL resistance.

The gene MAPK8IP1, encoding islet-brain-1, is a candidate for type 2 diabetes.

Type 2 diabetes is a polygenic and genetically heterogeneous disease . The age of onset of the disease is usually late and environmental factors may be required to induce the complete diabetic phenotype. Susceptibility genes for diabetes have not yet been identified. Islet-brain-1 (IB1, encoded by MAPK8IP1), a novel DNA-binding transactivator of the glucose transporter GLUT2 (encoded by SLC2A2), is the homologue of the c-Jun amino-terminal kinase-interacting protein-1 (JIP-1; refs 2-5). We evaluated the role of IBi in beta-cells by expression of a MAPK8IP1 antisense RNA in a stable insulinoma beta-cell line. A 38% decrease in IB1 protein content resulted in a 49% and a 41% reduction in SLC2A2 and INS (encoding insulin) mRNA expression, respectively. In addition, we detected MAPK8IP1 transcripts and IBi protein in human pancreatic islets. These data establish MAPK8IP1 as a candidate gene for human diabetes. Sibpair analyses performed on i49 multiplex French families with type 2 diabetes excluded MAPK8IP1 as a major diabetogenic locus. We did, however, identify in one family a missense mutation located in the coding region of MAPK8IP1 (559N) that segregated with diabetes. In vitro, this mutation was associated with an inability of IB1 to prevent apoptosis induced by MAPK/ERK kinase kinase 1 (MEKK1) and a reduced ability to counteract the inhibitory action of the activated c-JUN amino-terminal kinase (JNK) pathway on INS transcriptional activity. Identification of this novel non-maturity onset diabetes of the young (MODY) form of diabetes demonstrates that IB1 is a key regulator of 3-cell function.

Zoledronate sensitizes endothelial cells to tumor necrosis factor-induced programmed cell death: evidence for the suppression of sustained activation of focal adhesion kinase and protein kinase B/Akt.

Bisphosphonates are potent inhibitors of osteoclast function widely used to treat conditions of excessive bone resorption, including tumor bone metastases. Recent evidence indicates that bisphosphonates have direct cytotoxic activity on tumor cells and suppress angiogenesis, but the associated molecular events have not been fully characterized. In this study we investigated the effects of zoledronate, a nitrogen-containing bisphosphonate, and clodronate, a non-nitrogen-containing bisphosphonate, on human umbilical vein endothelial cell (HUVEC) adhesion, migration, and survival, three events essential for angiogenesis. Zoledronate inhibited HUVEC adhesion mediated by integrin alphaVbeta3, but not alpha5beta1, blocked migration and disrupted established focal adhesions and actin stress fibers without modifying cell surface integrin expression level or affinity. Zoledronate treatment slightly decreased HUVEC viability and strongly enhanced tumor necrosis factor (TNF)-induced cell death. HUVEC treated with zoledronate and TNF died without evidence of enhanced annexin-V binding, chromatin condensation, or nuclear fragmentation and caspase dependence. Zoledronate inhibited sustained phosphorylation of focal adhesion kinase (FAK) and in combination with TNF, with and without interferon (IFN) gamma, of protein kinase B (PKB/Akt). Constitutive active PKB/Akt protected HUVEC from death induced by zoledronate and TNF/IFNgamma. Phosphorylation of c-Src and activation of NF-kappaB were not affected by zoledronate. Clodronate had no effect on HUVEC adhesion, migration, and survival nor did it enhanced TNF cytotoxicity. Taken together these data demonstrate that zoledronate sensitizes endothelial cells to TNF-induced, caspase-independent programmed cell death and point to the FAK-PKB/Akt pathway as a novel zoledronate target. These results have potential implications to the clinical use of zoledronate as an anti-angiogenic or anti-cancer agent.

Cardiac raptor ablation impairs adaptive hypertrophy, alters metabolic gene expression, and causes heart failure in mice.

Background- Cardiac hypertrophy involves growth responses to a variety of stimuli triggered by increased workload. It is an independent risk factor for heart failure and sudden death. Mammalian target of rapamycin (mTOR) plays a key role in cellular growth responses by integrating growth factor and energy status signals. It is found in 2 structurally and functionally distinct multiprotein complexes called mTOR complex (mTORC) 1 and mTORC2. The role of each of these branches of mTOR signaling in the adult heart is currently unknown. Methods and Results- We generated mice with deficient myocardial mTORC1 activity by targeted ablation of raptor, which encodes an essential component of mTORC1, during adulthood. At 3 weeks after the deletion, atrial and brain natriuretic peptides and β-myosin heavy chain were strongly induced, multiple genes involved in the regulation of energy metabolism were altered, but cardiac function was normal. Function deteriorated rapidly afterward, resulting in dilated cardiomyopathy and high mortality within 6 weeks. Aortic banding-induced pathological overload resulted in severe dilated cardiomyopathy already at 1 week without a prior phase of adaptive hypertrophy. The mechanism involved a lack of adaptive cardiomyocyte growth via blunted protein synthesis capacity, as supported by reduced phosphorylation of ribosomal S6 kinase 1 and 4E-binding protein 1. In addition, reduced mitochondrial content, a shift in metabolic substrate use, and increased apoptosis and autophagy were observed. Conclusions- Our results demonstrate an essential function for mTORC1 in the heart under physiological and pathological conditions and are relevant for the understanding of disease states in which the insulin/insulin-like growth factor signaling axis is affected such as diabetes mellitus and heart failure or after cancer therapy.

Comparative effects of GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin and glucagon on rabbit gastric parietal cell function.

We have investigated in vitro, the effects of glucagon-like peptide-1-(7-36) amide (GLP-1-(7-36) amide), oxyntomodulin and glucagon on two rabbit parietal cell-enriched fractions (F3, F3n), with parietal cell contents of 60% and 88%, respectively. Histamine (10(-5) M) stimulated [14C]aminopyrine accumulation to an amount of 850% in excess of the basal level, whereas GLP-1-(7-36) amide (10(-7) M) and oxyntomodulin (10(-6) M) induced increases of 50% and 30%, respectively. With a histamine concentration of 10(-6) M, [14C]aminopyrine accumulation was stimulated to 498% in excess of the basal level; GLP-1-(7-36) amide (10(-7) M) and oxyntomodulin (10(-7) M) induced increases of 18% and 15%, respectively. With these parameters, oxyntomodulin[19-37] and glucagon were without effect. Specific binding of [125I]GLP-1-(7-36) amide to parietal cell plasma membranes was inhibited dose-dependently by GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin and glucagon with inhibitory concentrations of 0.25 nM, 65 nM and 800 nM, respectively. No specific binding of [125I]oxyntomodulin or [125I]glucagon was detectable. GLP-1-(7-36) amide receptor mRNA was only detected in parietal cell-enriched fractions. GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin and glucagon stimulated parietal cell cAMP production to similar maximal levels with median values close to 0.28 nM, 10.5 nM and 331.7 nM, whereas oxyntomodulin[19-37] had no effect. The maximal cAMP production induced by GLP-1-(7-36) amide, oxyntomodulin or glucagon was additive to that induced by histamine.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Autocrine secretion of IGF2 regulates adult ß cell functional plasticity

In the pathogenesis of type 2 diabetes, hyperglycemia appears when ß cell mass and insulin secretory capacity are no longer sufficient to compensate for insulin resistance. The reduction in ß cell mass results from increased apoptosis. Therefore, finding strategies to preserve ß cell mass and function may be useful for the treatment or prevention of diabetes. Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) protects ß cells against apoptosis, increases their glucose competence, and induces their proliferation. Previous studies in the lab of Prof. Bernard Thorens showed that the GLP-1 anti- apoptotic effect was mediated by robust up-regulation of IGF-1R expression, and this was paralleled with an increase in Akt phosphorylation. This effect was dependent not only on increased IGF-1R expression but also on the autocrine secretion of insulin-like growth factor 2 (IGF2). They also demonstrated that GLP-1 up-regulated IGF-1R expression by a protein a kinase A-dependent translational control mechanism. The main aim of this PhD work has been to further investigate the role of the IGF2/IGF-1 Receptor autocrine loop in ß cell function and to determine the physiological role of IGF2 in ß cell plasticity and its regulation by nutrients. This PhD thesis is divided in 3 chapters. The first chapter describes the role of IGF2/IGF-1R autocrine loop in ß cell glucose competence and proliferation. Here using MIN6 cells and primary mouse islets as an experimental model we demonstrated that the glucose competence of these cells was dependent on the level of IGF-1R expression and on IGF2 secretion. Furthermore, we showed that GLP-1-induced primary ß cell proliferation was significantly reduced by Igf-lr gene inactivation and by IGF2 immunoneutralization or knockdown. In the second chapter we examined the role of this IGF2/IGF-1R autocrine loop on the ß cell functional plasticity during ageing, pregnancy, and in response to acute induction of insulin resistance using mice with ß cell-specific inactivation of ig/2. Here we showed a gender-dependent role of ß cell IGF2 in ageing and high fat diet-induced metabolic stress; we demonstrated that the autocrine secretion of IGF2 is essential for ß cell mass adaptation during pregnancy. Further we also showed that this autocrine loop plays an important role in ß cell expansion in response to acute induction of insulin resistance. The aim of the third chapter was to investigate whether we can modulate the expression and secretion of IGF2 by nutrients in order to increase the activity of autocrine loop. Here we showed that glutamine induces IGF2 biosynthesis and its fast secretion through the regulated pathway, a mechanism enhanced in the presence of glucose. Furthermore, we demonstrated that glutamine-mediated Akt phosphorylation is dependent on IGF2 secretion, indicating that glutamine controls the activity of the IGF2/IGF1R autocrine loop through IGF2 up-regulation. In summary, this PhD work highlights that autocrine secretion of IGF2 is required for compensatory ß cell adaptation to ageing, pregnancy, and insulin resistance. Moreover IGF2/IGF1R autocrine loop is regulated by two feeding-related cues, GLP-1 to increase IGF-1R expression and glutamine to control IGF2 biosynthesis and secretion. -- Dans le diabète de type 2, lorsque la sécrétion d'insuline des cellules Beta du pancréas n'est plus suffisante pour compenser la résistance à l'insuline, une hyperglycémie est observée. Cette baisse de sécrétion d'insuline est Causée par la diminution de la masse de cellules Beta suite à l'augmentation du phénomène de mort cellulaire ou « apoptose ». En diabétologie, une des stratégies médicales concerne la préservation des cellules Beta du pancréas. Une des protéines intervenant dans cette fonction est GLP-1 (Glucagon-like peptide-1). GLP-1 est capable de protéger les cellules Beta contre la mort cellulaire et d'induire leur prolifération. Des études précédemment menées dans le laboratoire du Professeur Bernard Thorens ont montrées que l'activité « anti-apoptotique » de GLP-1 est le résultat l'une augmentation de l'expression du gène IGF-1R sous la dépendance de la sécrétion autocrine d'IGF2 (Insulin-Like Growth Factor). Le but de mon travail de thèse aura été d'étudier le mécanisme de la régulation de GLP-1 par IGF2 et plus précisément de déterminer le rôle physiologique d'IGF2 dans la plasticité des cellules ß ainsi que sa régulation par les nutriments. Ce manuscrit est ainsi divisé en trois chapitres : Le premier chapitre décrit la fonction d'IGF2/IGF- R1 dans la réponse des cellules Beta au glucose ainsi que dans leur capacité à proliférer. Dans ce chapitre nous avons montré l'importance du niveau d'expression d'IGFR-1 et de la sécrétion d'IGF2 dans la régulation du métabolisme du glucose. Dans un deuxième chapitre, nous étudions la boucle de régulation IGF2/IGF-R1 sur la plasticité des cellules Beta lors du vieillissement, de la grossesse ainsi que dans un modèle de souris résistantes à l'insuline. Cette étude met en évidence un dimorphisme sexuel dans le rôle d'IGF2 lors du vieillissement et lors d'un stress métabolique. Nous montrons également l'importance d'IGF2 pour l'adaptation des cellules Beta tout au long de la grossesse ou lors du phénomène de résistance à l'insuline. Dans un troisième chapitre, nous mettons en évidence la possibilité de moduler l'expression et la sécrétion d'IGF2 par les nutriments. En conclusion, ce travail de thèse aura permis de mettre en évidence l'importance d'IGF2 dans la plasticité des cellules ß, une plasticité indispensable lors du vieillissement, de la grossesse ou encore dans le cas d'une résistance à l'insuline.

LKB1 regulates polarity remodeling and adherens junction formation in the Drosophila eye.

The serine-threonine kinase LKB1 regulates cell polarity from Caenorhabditis elegans to man. Loss of lkb1 leads to a cancer predisposition, known as Peutz-Jeghers Syndrome. Biochemical analysis indicates that LKB1 can phosphorylate and activate a family of AMPK- like kinases, however, the precise contribution of these kinases to the establishment and maintenance of cell polarity is still unclear. Recent studies propose that LKB1 acts primarily through the AMP kinase to establish and/or maintain cell polarity. To determine whether this simple model of how LKB1 regulates cell polarity has relevance to complex tissues, we examined lkb1 mutants in the Drosophila eye. We show that adherens junctions expand and apical, junctional, and basolateral domains mix in lkb1 mutants. Surprisingly, we find LKB1 does not act primarily through AMPK to regulate cell polarity in the retina. Unlike lkb1 mutants, ampk retinas do not show elongated rhabdomeres or expansion of apical and junctional markers into the basolateral domain. In addition, nutrient deprivation does not reveal a more dramatic polarity phenotype in lkb1 photoreceptors. These data suggest that AMPK is not the primary target of LKB1 during eye development. Instead, we find that a number of other AMPK-like kinase, such as SIK, NUAK, Par-1, KP78a, and KP78b show phenotypes similar to weak lkb1 loss of function in the eye. These data suggest that in complex tissues, LKB1 acts on an array of targets to regulate cell polarity.