New human kallikrein 14: enzymatic characterization and inhibitors development.

RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC En biologie, si une découverte permet de répondre à quelques questions, en général elle en engendre beaucoup d'autres. C'est ce qui s'est produit récemment dans le monde des kallicréines. De la famille des protéases, protéines ayant la faculté de couper plus ou moins spécifiquement d'autres protéines pour exercer un rôle biologique, la famille des kallicréines humaines n'était composée que de 3 membres lors du siècle dernier. Parmi eux, une kallicréine mondialement utilisée pour détecter le cancer de la prostate, le PSA. En 2000, un chercheur de l'hôpital universitaire Mont Sinaï à Toronto, le Professeur Eleftherios Diamandis, a découvert la présence de 12 nouveaux gènes appartenant à cette famille, situés sur le même chromosome que les 3 premières kallicréines. Cette découverte majeure a placé les spécialistes des kallicréines face à une montagne d'interrogations car les fonctions de ces nouvelles protéases étaient totalement inconnues. La kallicréine humaine 14 (hK14) présente un intérêt particulier, car elle se retrouve associée à différents cancers, notamment les carcinomes ovariens et mammaires. Cette association ne répond cependant pas à la fonction de cette protéase. L'objectif de ce travail de thèse était donc de découvrir, dans un premier temps, la spécificité de cette nouvelle kallicréine, c'est-à-dire le type de coupure qu'elle engendre au niveau des protéines qu'elle cible. Utilisant une technologie de pointe qui exploite la propriété des bactériophages à se répliquer dans les bactéries à l'infini, des dizaines de millions de combinaisons protéiques aléatoires ont été présentées à hK14, qui a pu sélectionner celles qui lui étaient favorables pour la coupure. Cette technique qualitative porte le nom de Phage Display Substrate. Une fois la sélection réalisée, il fallait transférer ces séquences coupées ou substrats dans un système permettant de donner une valeur quantitative à l'efficacité de coupure. Pour cela nous avons développé une technologie qui permet d'évaluer cette efficacité en utilisant des protéines fluorescentes de méduse, modifiées génétiquement, dont l'excitation de la première (CFP : cyan fluorescent protein) par la lumière à une certaine longue d'onde permet le transfert d'énergie à la seconde (YFP : yellow fluorescent protein), via un substrat qui les lie. Pour que ce transfert d'énergie se produise, il faut que les deux protéines fluorescentes soient proches, comme c'est le cas lorsqu'elles sont liées par un substrat. La coupure de ce lien provoque un changement de transfert d'énergie qui est quantifiable en utilisant un spectrofluoromètre. Cette technologie permet donc de suivre la réaction d'hydrolyse (coupure) des protéases. Afin de poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre la fonction biologique d'hK14 ainsi que son éventuelle implication dans le cancer, nous avons développé des inhibiteurs spécifiques d'hK14. Les séquences qui on été le plus efficacement coupées par hK14 ont été utilisées pour transformer deux types d'inhibiteurs classiques, qui circulent dans notre sang, en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Selon les résultats obtenus in vitro, ils pourront être évalués in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. RESUME Les protéases sont des enzymes impliquées dans des processus physiologiques mais aussi parfois pathologiques. La famille des kallicréines tissulaires humaines représente le plus grand groupe de protéases humaines, dont plusieurs pourraient participer au développement de certaines maladies. D'autre part, ces protéases sont apparues comme des marqueurs de pathogénicité potentiels, notamment dans les cas de cancers hormono-dépendants. La kallicréine humaine 14 a été récemment découverte et son implication dans quelques maladies, particulièrement dans le cas de tumeurs, semble probable. En effet, son expression génique est augmentée au niveau des tissus cancéreux de la prostate et du sein et son expression protéique s'est révélée plus élevée dans le sérum de patientes atteintes d'un cancer du sein ou des ovaires. Cependant, comme c'est le cas pour la plupart des kallicréines, sa fonction est encore inconnue. Afin de mieux connaître son rôle biologique et/ou pathologique, nous avons décidé de caractériser son activité enzymatique. Nous avons tout d'abord mis au point un système de substrats entièrement biologique permettant d'étudier in vitro l'activité des protéases. Ce système est basé sur le phénomène de FRET, à savoir le transfert d'énergie de résonance fluorescente qui intervient entre deux molécules fluorescentes voisines si le spectre d'émission de la protéine donneuse chevauche le spectre d'excitation de la protéine receveuse. Nous avons fusionné de manière covalente une protéine fluorescente bleue (CFP) et une jaune (YFP) en les liant avec diverses séquences. Par clivage de la séquence de liaison, une perte du transfert d'énergie peut être mesurée par un spectrofluoromètre. Cette technologie représente un moyen facile de suivre la réaction d'hydrolyse des protéases. Les conditions optimales de production de ces substrats CFP-YFP ont été déterminées, de même que les paramètres pouvant éventuellement influencer le FRET. Ce système possède une grande résistance à la protéolyse non spécifique et est applicable à un grand nombre de protéase. Contrairement aux substrats fluorogéniques, il permet d'étudier les acides aminés se trouvant des deux côtés du site de clivage. Ce système étant entièrement biologique, il est le reflet des interactions protéine-protéine et représente un outil biologique facile, bon marché et rapide pour caractériser les protéases. Dans un premier temps, hK14 a été mise en présence d' une banque de haute diversité de pentapeptides aléatoires présentée à la surface de phages afin d'identifier des substrats spécifiques. Ensuite, le système CFP-YFP a été employé pour trier les peptides sélectionnés afin d'identifier les séquences de substrats les plus sensibles et spécifiques pour hK14. Nous avons montré, qu'en plus de sa prévisible activité de type trypsine, hK14 possède aussi une très surprenante activité de type chymotrypsine. Les séquences les plus sensibles ont été choisies pour cribler la banque de donnée Swissprot, permettant ainsi l'identification de 6 substrats protéiques humains potentiels pour hK14. Trois d'entre eux, la laminine α-5, le collagène IV et la matriline-4, qui sont des composants de la matrice extracellulaire, ont démontré une grande susceptibilité à l'hydrolyse par hK14. De plus, la séparation éléctrophorétique a montré que la dégradation de la laminine α-5 et de la matriline-4 par hK14 devait se produire aux sites identifiés par la technologie du phage display. Pour terminer, nous avons transformé, par mutagenèse dirigée, deux serpines (inhibiteurs de protéases de type sérine) connues, AAT et ACT (alpha anti-trypsine et alpha anti-chymotrypsine), qui inhibent un vaste éventail d'enzymes humaines en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Ces inhibiteurs pourront être utilisés d'une part pour poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre l'implication d'hK14 dans des voies physiologiques ou dans le cancer et d'autre part pour les évaluer in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. SUMMARY Proteases consist of enzymes involved in physiological events, but also, in case of dysregulation, in pathogenicity. The human tissue kallikrein family represents the largest human protease cluster and includes several members that either could participate in the course of certain diseases or emerged as potential biological markers, especially in hormone dependent cancers. The human kallikrein 14 has been recently discovered and suggested implications in some disorders, particularly in tumors since its gene expression is up-regulated in prostate and breast cancer tissues and its protein expression increased in the serum of patients with breast and ovarian cancers. However, like most kallikreins, its function remains unknown. To better understand hK14 biological and/or pathological role, we decided to characterize its enzymatic activity. First of all, we developped a biological system suitable for in vitro study of protease activity. This system is based on the so-called FRET phenomenon, that is the Fluorescence Resonance Energy Transfer that occurs between two nearby fluorescent proteins if the emission spectrum of the donor overlaps the excitation spectrum of the acceptor. We fused covalently a cyan fluorescent protein (CFP) and a yellow fluorescent protein (YFP) with diverses sequences. Upon cleavage of the linker sequence by protease, the loss of energy transfer can be measured by a spectrofluorometer allowing an easy following of hydrolysis reaction. The optimal conditions to produce in bacterial system these CFP-YFP substrates were determined as well as the parameters that could eventually influence the FRET. This system demonstrated a high degree of resistance to non-specific proteolysis and applicability to various conditions corresponding to a great number of existing proteases. Other avantages are the possibility to study the amino acids located both sides of the cleavage site as well as the interest to work in a full biological system reflecting protein-protein interaction. A phage substrate library with exhaustive diversity was used prior to CFP-substrate-YFP system to isolate specific human kallikrein 14 substrates. After that the CFP-YFP system was used to sort peptides and identify highly sensitive and specific substrate sequences for hK14. We showed that besides its predictable trypsin-like activity, hK14 also possesses a surprising chymotrypsin-like activity. The screening of the Swissprot database was achieved with the most sensitive sequences and allowed the identification of 6 potential human protein substrates for hK14. Three of them, laminin α-5, collagen IV and matrilin-4, which are components of the extracellular matrix were incubated with hK14, by which they were efficiently hydrolyzed. Moreover, electrophoretic separation revealed that degradation of laminin α-5 and matrilin-4 by hK14 generated fragments with identical molecular size than the predicted N-terminal fragments that would result from hK14 specific cleavage, proving the value of phage display substrate to identify potential substrates. Finally, with site-directed mutagenesis, we transformed two well-known serpins (serine protease inhibitors), AAT and ACT (alpha anti-trypsin and alpha anti-chymotrypsin), which inhibit a vast spectrum of human enzymes into highly efficient and specific hK14 inhibitors. These inhibitors will be used to pursue experiments that could help understand hK14 implication in physiological pathways as well as in cancer biology and also to perform their in vivo evalution as potential cancer treatment.

Genetic analysis of c-Myc in mouse bone marrow and liver

1. Summary The transcription factor and proto-oncogene c-myc plays an important role in integrating many mitogenic signals within the cell. The consequences are both broad and varied and include the regulation of apoptosis, cellular differentiation, cellular growth and cell cycle progression. It is found to be mis-regulated in over 70% of all cancers, however, our knowledge about c-Myc remains limited and very little is known about its physiological role in mammalian development and in adulthood. We have addressed the physiological role of c-Myc in both the bone marrow and the liver of mice by generating adult c-myc flox/flox mice that lacked c-myc in either the bone marrow or the liver after conversion of the c-myc flox alleles into null alleles by the inducible Mx¬Cre transgene with polyI-polyC. In investigating the role of c-Myc in the haematopoietic system, we concentrated on the aspects of cellular proliferation, cellular differentiation and apoptosis. Mice lacking c-Myc develop anaemia between 3-8 weeks and all more differentiated cell types are severely depleted leading to death. However in addition to its role in driving proliferation in transient amplifying cells, we unexpectedly discovered a new role for c-Myc in controlling haematopoietic stem cell (HSC) differentiation. c-Myc deficient HSCs are able to proliferate normally in vivo. In addition, their differentiation into more committed progenitors is blocked. These cells expressed increased adhesion molecules, which possibly prevent HSCs from being released from the special stem cell supporting stromal niche cells with which they closely associate. Secondly we used the liver as a model system to address the role of c-Myc in cellular growth, meaning the increase in cell size, and also cellular proliferation. Our results revealed c-Myc to play no role in metabolic cellular growth following a period of fasting. Following treatment with the xenobiotic TCPOBOP, c-Myc deficient hepatocytes increased in cell size as control hepatocytes and could surprisingly proliferate albeit at a reduced rate demonstrating a c-Myc independent proliferation pathway to exist in parenchymal cells. However, following partial hepatectomy, in which two-thirds of the liver was removed, mutant livers were severely restricted in their regeneration capacity compared to control livers demonstrating that c-Myc is essential for liver regeneration. Résumé Le facteur de transcription et proto-oncogène c-myc joue un rôle important dans l'intégration de nombreux signaux mitogéniques dans la cellule. Les conséquences de son activation sont étendues et variées et incluent la régulation de l'apoptose, de la différenciation, de la croissance et de la progression du cycle cellulaire. Même si plus de 20% des cancers montrent une dérégulation de c-myc, les connaissances sur ce facteur de transcription restent limitées et ses rôles physiologiques au cours du développement et chez l'adulte sont très peu connus. Nous avons étudié le rôle physiologique de c-Myc dans la molle osseuse et le foie murin en générant des souris adultes c-myc flox/flox. Dans ces souris, les allèles c-myc flox sont convertis en allèles nuls par le transgène Mx-Cre après induction avec du Poly-I.C. Pour notre étude du rôle de c-Myc dans le système hématopoiétique, nous nous sommes concentrés sur les aspects de la prolifération et de la différenciation cellulaire, ainsi que sur l'apoptose. Les souris déficientes pour c-Myc développent une anémie 3 à 8 semaines après la délétion du gène; tous les différents types cellulaires matures sont progressivement épuisés ce qui entraîne la mort des animaux. Néanmoins, outre sa capacité à induire la prolifération des cellules transitoires de la molle osseuse, nous avons inopinément découvert un nouveau rôle pour c-Myc dans le contrôle de la différenciation des cellules souches hématopoiétiques (HSC). Les HSC déficientes pour c-Myc prolifèrent normalement in vivo mais leur différenciation en progéniteurs plus engagés dans une voie de différenciation est bloquée. Ces cellules surexpriment certaines molécules d'adhésion ce qui empêcherait les HSC d'être relachées du stroma spécialisé, ou niche, auquel elles sont étroitement associées. D'autre part, nous avons utilisé le foie comme système modèle pour étudier le rôle de c-Myc dans la prolifération et dans la croissance cellulaire, c'est à dire l'augmentation de taille des cellules. Nos résultats ont révélé que c-Myc ne joue pas de rôle dans le métabolisme cellulaire qui suit une période de jeûne. L'augmentation de la taille cellulaire des hépatocytes déficients pour c-Myc suite au traitement avec l'agent xénobiotique TCPOBOP est identique à celle observée pour les cellules de contrôle. Le taux de prolifération des hépatocytes mutants est par contre réduit, indiquant qu'une voie de différenciation indépendante de c-Myc existe dans les cellules parenchymales. Néanmoins, après hépatectomie partielle, où deux-tiers du foie sont éliminés chirurgicalement, les foies mutants sont sévèrement limités dans leur capacité de régénération par rapport aux foies de contrôle, montrant ainsi que c-Myc est essentiel pour la régénération hépatique.

The generation and analysis of combined legless 1 and 2 knock-out mice

Summary The Wnt signaling pathway plays an important role during development and also for maintaining tissue homeostasis due to its function in proliferation, differentiation and cell fate decisions. Wnt ligands bind to Frizzled receptors and activate a signaling cascade that results in the stabilization of β-Catenin, a key component of the pathway. β-Catenin translocates to the nucleus, where, together with a transcription factor of the Tcf/Lef family, it activates the expression of target genes. Legless and Pygopus are two recently discovered essential components of the Wnt pathway in Drosophila, which may mediate the nuclear import and retention of beta-Catenin and/or contribute directly to the activation of Wnt target genes. To address the function of Legless in the mouse, we have generated compound constitutive and conditional knockout alleles of the two homologues legless 'I (bc1-9) and 2. We have induced the deletion of legless in self-renewing tissues such as the gastrointestinal tract, the mammary gland and the skin during adulthood and constitutively in the embryo. The present thesis focused on the consequences of the inactivation of legless in epithelial homeostasis as well as in a regeneration model and its comparison to pygopus. Deletion of neither legless nor pygopus in the adult small intestine resulted in any apparent anomaly, contrasting expectations from the phenotype caused by over-expression of Dickkopf, a Wnt inhibitor (Pinto et al., 2003). These observations indicate that canonical Wnt signaling might not be indispensable for normal gastrointestinal epithelium homeostasis, or that, in this context, Legless and Pygopus are not essential components of the Wnt pathway. However, the regeneration of the colonic epithelium after DSS induced damage was markedly impaired in legless, but not in pygopus deficient mice. Thus, unlike in Drosophila, deletion of mammalian legless and pygopus resulted in different phenotypes, suggesting that Legless might interact with as yet unidentified partners in addition to Pygopus. Resumé La voie de signalisation Wnt joue un rôle important au cours du développement ainsi que pour le maintien de l' homéostase tissulaire due à sa fonction durant la prolifération, la différentiation et les décisions sur l'avenir des cellules. Les ligands de Wnt se lient aux récepteurs Frizzled et activent une cascade de signalisation résultant en la stabilisation de β-Catenin, un composant central de cette voie. β-Catenin est transloquée dans le noyau ou, avec l'aide des facteurs de transcription de la famille Tcf/lef, elle active la transcription des gènes cibles. Legless et Pygopus sont deux composants récemment découverts et essentiels de la voie de signalisation Wnt chez la Drosophile qui pourraient être des médiateurs de l'import et de la rétention nucléaire de bêta-catenin et/ou contribuer directement a l'activation des gènes cibles. Afin de comprendre la fonction de Legless chez la souris, nous avons généré simultanément les allèles « knock-out » constitutifs et conditionnels des deux homologues legless 1 (bc1-9) et 2. Nous avons induit la délétion de legless dans des tissus capables de s'auto renouveler comme le tract gastro-intestinal, la glande mammaire et la peau chez l'adulte et nous avons supprimé constitutivement legless chez l'embryon. La présente thèse est concentrée sur les conséquences de l'inactivation de legless au cours de l' homéostase épithéliale ainsi que dans un modèle de régénération et sur sa comparaison avec pygopus. Ni la délétion de legless ni celle de pygopus dans l'intestin adulte n'ont résulté en quelque anomalie, contrastant nos attentes provenant des phénotypes causes par la surexpression de Dickkpof, un inhibiteur de Wnt (Pinto et al., 2003). Ces observations indiquent que la voie de signalisation Wnt/β-Catenin pourrait ne pas être indispensable à l' homéostase normale du tract gastro-intestinal, ou que, dans ce contexte, Legless et Pygopus ne sont pas des composants essentiels de la vole Wnt. Cependant, la régénération de l'épithélium du colon après induction de son endommagement au DSS fut dramatiquement diminuée chez legless mais pas chez les souris mutantes pour pygopus. Ainsi, a la différence de chez la Drosophile, la délétion de legless et pygopus chez les mammifères a résulté en des phénotypes différents, suggérant que Legless pourrait interagir avec d'autres partenaires, encore non identifies, que Pygopus.

Positional scanning-synthetic peptide library-based analysis of self- and pathogen-derived peptide cross-reactivity with tumor-reactive Melan-A-specific CTL.

Synthetic combinatorial peptide libraries in positional scanning format (PS-SCL) have recently emerged as a useful tool for the analysis of T cell recognition. This includes identification of potentially cross-reactive sequences of self or pathogen origin that could be relevant for the understanding of TCR repertoire selection and maintenance, as well as of the cross-reactive potential of Ag-specific immune responses. In this study, we have analyzed the recognition of sequences retrieved by using a biometric analysis of the data generated by screening a PS-SCL with a tumor-reactive CTL clone specific for an immunodominant peptide from the melanocyte differentiation and tumor-associated Ag Melan-A. We found that 39% of the retrieved peptides were recognized by the CTL clone used for PS-SCL screening. The proportion of peptides recognized was higher among those with both high predicted affinity for the HLA-A2 molecule and high predicted stimulatory score. Interestingly, up to 94% of the retrieved peptides were cross-recognized by other Melan-A-specific CTL. Cross-recognition was at least partially focused, as some peptides were cross-recognized by the majority of CTL. Importantly, stimulation of PBMC from melanoma patients with the most frequently recognized peptides elicited the expansion of heterogeneous CD8(+) T cell populations, one fraction of which cross-recognized Melan-A. Together, these results underline the high predictive value of PS-SCL for the identification of sequences cross-recognized by Ag-specific T cells.

Hes1 regulates corneal development and the function of corneal epithelial stem/progenitor cells.

Hes1, a major target gene in Notch signaling, regulates the fate and differentiation of various cell types in many developmental systems. To gain a novel insight into the role of Hes1 in corneal tissue, we performed gain-of-function and loss-of-function studies. We show that corneal development was severely disturbed in Hes1-null mice. Hes1-null corneas manifested abnormal junctional specialization, cell differentiation, and less cell proliferation ability. Worthy of note, Hes1 is expressed mainly in the corneal epithelial stem/progenitor cells and is not detected in the differentiated corneal epithelial cells. Expression of Hes1 is closely linked with corneal epithelial stem/progenitor cell proliferation activity in vivo. Moreover, forced Hes1 expression inhibits the differentiation of corneal epithelial stem/progenitor cells and maintains these cells' undifferentiated state. Our data provide the first evidence that Hes1 regulates corneal development and the homeostatic function of corneal epithelial stem/progenitor cells.

Negative control of keratinocyte differentiation by Rho/CRIK signaling coupled with up-regulation of KyoT1/2 (FHL1) expression.

Rho GTPases integrate control of cell structure and adhesion with downstream signaling events. In keratinocytes, RhoA is activated at early times of differentiation and plays an essential function in establishment of cell-cell adhesion. We report here that, surprisingly, Rho signaling suppresses downstream gene expression events associated with differentiation. Similar inhibitory effects are exerted by a specific Rho effector, CRIK (Citron kinase), which is selectively down-modulated with differentiation, thereby allowing the normal process to occur. The suppressing function of Rho/CRIK on differentiation is associated with induction of KyoT1/2, a LIM domain protein gene implicated in integrin-mediated processes and/or Notch signaling. Like activated Rho and CRIK, elevated KyoT1/2 expression suppresses differentiation. Thus, Rho signaling exerts an unexpectedly complex role in keratinocyte differentiation, which is coupled with induction of KyoT1/2, a LIM domain protein gene with a potentially important role in control of cell self renewal.

Differential control of Notch1 gene transcription by Klf4 and Sp3 transcription factors in normal versus cancer-derived keratinocytes.

In specific cell types like keratinocytes, Notch signaling plays an important pro-differentiation and tumor suppressing function, with down-modulation of the Notch1 gene being associated with cancer development. Besides being controlled by p53, little else is known on regulation of Notch1 gene expression in this context. We report here that transcription of this gene is driven by a TATA-less "sharp peak" promoter and that the minimal functional region of this promoter, which extends from the -342 bp position to the initiation codon, is differentially active in normal versus cancer cells. This GC rich region lacks p53 binding sites, but binds Klf4 and Sp3. This finding is likely to be of biological significance, as Klf4 and, to a lesser extent, Sp3 are up-regulated in a number of cancer cells where Notch1 expression is down-modulated, and Klf4 over-expression in normal cells is sufficient to down-modulate Notch1 gene transcription. The combined knock-down of Klf4 and Sp3 was necessary for the reverse effect of increasing Notch1 transcription, consistent with the two factors exerting an overlapping repressor function through their binding to the Notch1 promoter.

Modulation of TCR avidity of primary HIV-1-specific CD8 T-cell responses by early and potent antiviral therapy responses

Background: CD8 T-cells play a critical role in antiviral immunity. However, mechanisms of virus control and immune correlates of protection are still not fully understood. Among other factors, TCR avidity (antigen sensitivity) is thought to play a critical role. Whereas there is a large consensus that high TCR avidity T-cell responses are correlated to higher efficacy against cancer and acute viral infections, it may be not the case in chronic persistent viral infections. Methods: TCR avidity (measured by the effect concentration 50% [EC50]) of HIV-1-specific CD8 T-cell responses directed against optimal epitopes was investigated in different cohorts of HIV-1- infected subjects (n¼114) including early acute and chronic (progressive and non-progressive) HIV-1-infection. Overall, TCR avidity was investigated in 245 HIV-1-specific CD8 T-cell responses. The relationships between TCR avidity, T-cell differentiation and functional profile including cytokine secretion, proliferation and cytotoxic potential (determined by polychromatic flow cytometry) were analyzed. Results: HIV-1-specific CD8 T-cell responses from patients with acute infection had significantly lower TCR avidity as compared to patients with chronic (progressive or non-progressive) HIVinfection (P¼0.03 and 0.003, respectively). These differences remained significant when the analyses were restricted to common epitopes (same epitopes restricted by the same class I HLA). Interestingly, some patients treated during acute infection underwent spontaneous treatment interruption. Re-exposure to high viral load induced two major effects: a) the increase in TCR avidity of pre-existing high avidity (EC50<0.01) T-cell responses (P<0.02) and b) the generation of new T-cell responses with higher TCR avidity as compared to the average pre-existing T-cell responses. Conclusion: These results suggest that high TCR avidity T-cell responses are selected during the course of HIV-1 infection and that one of the potential driving mechanisms is continuous exposure to HIV-1 antigens. These results advance our understanding of the relationship between TCR avidity and Ag exposure of antiviral memory CD8 T-cells.

Lethal skeletal dysplasia in mice and humans lacking the golgin GMAP-210.

BACKGROUND: Establishing the genetic basis of phenotypes such as skeletal dysplasia in model organisms can provide insights into biologic processes and their role in human disease. METHODS: We screened mutagenized mice and observed a neonatal lethal skeletal dysplasia with an autosomal recessive pattern of inheritance. Through genetic mapping and positional cloning, we identified the causative mutation. RESULTS: Affected mice had a nonsense mutation in the thyroid hormone receptor interactor 11 gene (Trip11), which encodes the Golgi microtubule-associated protein 210 (GMAP-210); the affected mice lacked this protein. Golgi architecture was disturbed in multiple tissues, including cartilage. Skeletal development was severely impaired, with chondrocytes showing swelling and stress in the endoplasmic reticulum, abnormal cellular differentiation, and increased cell death. Golgi-mediated glycosylation events were altered in fibroblasts and chondrocytes lacking GMAP-210, and these chondrocytes had intracellular accumulation of perlecan, an extracellular matrix protein, but not of type II collagen or aggrecan, two other extracellular matrix proteins. The similarities between the skeletal and cellular phenotypes in these mice and those in patients with achondrogenesis type 1A, a neonatal lethal form of skeletal dysplasia in humans, suggested that achondrogenesis type 1A may be caused by GMAP-210 deficiency. Sequence analysis revealed loss-of-function mutations in the 10 unrelated patients with achondrogenesis type 1A whom we studied. CONCLUSIONS: GMAP-210 is required for the efficient glycosylation and cellular transport of multiple proteins. The identification of a mutation affecting GMAP-210 in mice, and then in humans, as the cause of a lethal skeletal dysplasia underscores the value of screening for abnormal phenotypes in model organisms and identifying the causative mutations.

PPAR expression and function during vertebrate development.

The peroxisome proliferator activated receptors (PPARs) are ligand activated receptors which belong to the nuclear hormone receptor family. As with other members of this superfamily, it is thought that the ability of PPAR to bind to a ligand was acquired during metazoan evolution. Three different PPAR isotypes (PPARalpha, PPARbeta, also called 6, and PPARgamma) have been identified in various species. Upon binding to an activator, these receptors stimulate the expression of target genes implicated in important metabolic pathways. The present article is a review of PPAR expression and involvement in some aspects of Xenopus laevis and rodent embryonic development. PPARalpha and beta are ubiquitously expressed in Xenopus early embryos but become more tissue restricted later in development. In rodents, PPARalpha, PPARbeta and PPARgamma show specific time- and tissue-dependent patterns of expression during fetal development and in the adult animals. PPARs are implicated in several aspects of tissue differentiation and rodent development, such as differentiation of the adipose tissue, brain, placenta and skin. Particular attention is given to studies undertaken by us and others on the implication of PPARalpha and beta in rodent epidermal differentiation.

PPARs Mediate Lipid Signaling in Inflammation and Cancer.

Lipid mediators can trigger physiological responses by activating nuclear hormone receptors, such as the peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs). PPARs, in turn, control the expression of networks of genes encoding proteins involved in all aspects of lipid metabolism. In addition, PPARs are tumor growth modifiers, via the regulation of cancer cell apoptosis, proliferation, and differentiation, and through their action on the tumor cell environment, namely, angiogenesis, inflammation, and immune cell functions. Epidemiological studies have established that tumor progression may be exacerbated by chronic inflammation. Here, we describe the production of the lipids that act as activators of PPARs, and we review the roles of these receptors in inflammation and cancer. Finally, we consider emerging strategies for therapeutic intervention.

EWS-FLI-1 modulates miRNA145 and SOX2 expression to initiate mesenchymal stem cell reprogramming toward Ewing sarcoma cancer stem cells.

Cancer stem cells (CSCs) display plasticity and self-renewal properties reminiscent of normal tissue stem cells, but the events responsible for their emergence remain obscure. We recently identified CSCs in Ewing sarcoma family tumors (ESFTs) and showed that they retain mesenchymal stem cell (MSC) plasticity. In the present study, we addressed the mechanisms that underlie ESFT CSC development. We show that the EWS-FLI-1 fusion gene, associated with 85%-90% of ESFTs and believed to initiate their pathogenesis, induces expression of the embryonic stem cell (ESC) genes OCT4, SOX2, and NANOG in human pediatric MSCs (hpMSCs) but not in their adult counterparts. Moreover, under appropriate culture conditions, hpMSCs expressing EWS-FLI-1 generate a cell subpopulation displaying ESFT CSC features in vitro. We further demonstrate that induction of the ESFT CSC phenotype is the result of the combined effect of EWS-FLI-1 on its target gene expression and repression of microRNA-145 (miRNA145) promoter activity. Finally, we provide evidence that EWS-FLI-1 and miRNA-145 function in a mutually repressive feedback loop and identify their common target gene, SOX2, in addition to miRNA145 itself, as key players in ESFT cell differentiation and tumorigenicity. Our observations provide insight for the first time into the mechanisms whereby a single oncogene can reprogram primary cells to display a CSC phenotype.

Role of PPARβ in keratinocyte adhesion and migration during skin wound healing

RESUME L'homéostasie du tissu cutané est assurée par des interactions étroites entre les cellules le composant et par l'équilibre entre la différenciation et la prolifération des kératinocytes devant permettre un renouvellement constant du tissu. Après une blessure, les kératinocytes environnant la zone blessée sont activés par des cytokines. Ils acquièrent alors un phénotype migratoire qui s'accompagne d'une modulation de l'activité protéolytique de la matrice extra cellulaire, d'une modulation de la dynamique du cytosquelette d'active, de la polarisation de la cellule, de l'affaiblissement des contacts entre cellules et de changements dans leurs contacts avec la matrice extra cellulaire. PPARβ est un facteur de transcription activé par les acides gras et leurs dérivés. Il appartient à la famille des récepteurs nucléaires aux hormones et son expression est avérée dans les kératinocytes des follicules pileux et dans les kératinocytes inter-folliculaires activés par la blessure cutanée. Le rôle de PPARβ dans la peau est principalement lié à son effet protecteur contre l'apoptose ainsi qu'à son implication dans l'équilibre dynamique entre la prolifération et la différentiation des kératinocytes. L'objet de ce travail fut de déterminer le rôle de PPARβ dans les processus d'adhésion et de migration des kératinocytes activés durant la régénération de l'épithélium blessé. Nous avons montré que les souris dépourvues du gène codant pour PPARβ ont de sévères imperfections affectant la morphologie de l'épithélium. Ce phénotype est corrélé à la modulation imparfaite du réseau d'active chez les souris dépourvues de PPARβ, à un défaut de localisation de l'intégrine α3 impliquée dans les complexes induisant la migration cellulaire, ainsi qu'à la modulation de l'expression d'acteurs majeurs affectant l'activité protéolytique de la matrice extra cellulaire. En conclusion, nos résultats montrent que PPARβ est impliqué dans le contrôle de la dynamique du cytosquelette d'active et la polarisation des kératinocytes activés. PPARβ étant impliqué dans l'acquisition d'un phénotype migratoire, il est légitime de se demander s'il intervient de même dans d'autres types cellulaires, par exemple dans la transition épithéliale-mésenchymateuse durant le développement, ou encore la progression de cellules tumorales. SUMMARY Highly coordinated intercellular interactions and single cell metabolism ensure cell and tissue maintenance of the skin. Healing of a skin wound involves keratinocyte activation by cytokines and growth factors. Activated keratinocytes acquire a motile phenotype that requires extracellular matrix remodeling and subsequent ligand activation through proteolytic activity, as well as cytoskeletal reorganisation induced by the release of cell-cell junctions and by the signalling relayed via integrin receptors and their cytoplasmic adaptors. PPARβ is a transcription factor activated by polyunsaturated fatty acids and fatty acid derivatives which belong to the nuclear hormone receptor superfamily. It is expressed in activated keratinocytes where it plays an essential role in protecting them from apoptosis. In addition, it plays an important function in hair follicle morphogenesis at the time of elongation, via the regulation of the balance between keratinocyte differentiation and proliferation. The aim of the present work was to determine if PPARβ is also involved in the regulation of migration and adhesion properties of keratinocytes during skin wound healing. We have shown that wounded PPARβ null mice display severe abnormalities of the keratinocyte migratory layer as shown at the histological level and using three-dimensional reconstruction. This altered migratory phenotype is correlated to altered dynamic of the actin cytoskeleton network, impaired α3 integrin localisation in migrating keratinocytes and changes in the expression of a key actor involved in extracellular matrix proteolytic activity. These results show that PPARβ is implicated in the fine tuning of the actin network organisation and the polarisation of activated keratinocytes following an epithelial wound. Whether these mechanisms are also controlled by PPARβ in other cell types during epithelial mesenchymal transition or tumour cell progression is an interesting question to rise.

Peroxisome-proliferator-activated receptors and cancers: complex stories.

Peroxisome-proliferator-activated receptors (PPARs) are nuclear hormone receptors that mediate the effects of fatty acids and their derivatives at the transcriptional level. Through these pathways, PPARs can regulate cell proliferation, differentiation and survival, so controlling carcinogenesis in various tissues. But what are the links between each PPAR isotype and carcinogenesis and what is the relevance of these findings to human pathology and therapy?

TCR signaling requirements for activating T cells and for generating memory.

Over the last two decades the molecular and cellular mechanisms underlying T cell activation, expansion, differentiation, and memory formation have been intensively investigated. These studies revealed that the generation of memory T cells is critically impacted by a number of factors, including the magnitude of the inflammatory response and cytokine production, the type of dendritic cell [DC] that presents the pathogen derived antigen, their maturation status, and the concomitant provision of costimulation. Nevertheless, the primary stimulus leading to T cell activation is generated through the T cell receptor [TCR] following its engagement with a peptide MHC ligand [pMHC]. The purpose of this review is to highlight classical and recent findings on how antigen recognition, the degree of TCR stimulation, and intracellular signal transduction pathways impact the formation of effector and memory T cells.