A multistep process of cancer associated fibroblasts determination under CSL-p53 control

Stromal fibroblast senescence has been linked to the aging-associated increase of tumors. However, in epithelial cancer, density and proliferation of cancer associated fibroblasts (CAF) are frequently increased, rather than decreased. We previously showed that genetic deletion or down-modulation of the canonical Notch effector CSL/RBP-JK in dermal fibroblasts is sufficient for CAF activation with consequent development of keratinocyte-derived tumors. We show here that CSL silencing induces senescence of primary fibroblasts from dermis, oral mucosa, breast and lung. CSL functions in these cells as direct repressor of multiple senescence- and CAF-effector genes. It also physically interacts with p53, repressing its activity. CSL is down-modulated in stromal fibroblasts of premalignant skin actinic keratosis lesions and squamous cell carcinomas (SCC), while p53 gene expression and function is down-modulated only in the latter, with paracrine influences of incipient cancer cells as a likely culprit. Concomitant loss of CSL and p53 overcomes fibroblast senescence, enhances CAF effector gene expression and promotes stromal and cancer cell expansion. The findings support a CAF activation/stromal co-evolution model under convergent CSL/p53 control of likely clinical relevance.

Overexpression of GPC6 and TMEM132D in Early Stage Ovarian Cancer Correlates with CD8+ T-Lymphocyte Infiltration and Increased Patient Survival.

Infiltration of cytotoxic T-lymphocytes in ovarian cancer is a favorable prognostic factor. Employing a differential expression approach, we have recently identified a number of genes associated with CD8+ T-cell infiltration in early stage ovarian tumors. In the present study, we validated by qPCR the expression of two genes encoding the transmembrane proteins GPC6 and TMEM132D in a cohort of early stage ovarian cancer patients. The expression of both genes correlated positively with the mRNA levels of CD8A, a marker of T-lymphocyte infiltration [Pearson coefficient: 0.427 (p = 0.0067) and 0.861 (p < 0.0001), resp.]. GPC6 and TMEM132D expression was also documented in a variety of ovarian cancer cell lines. Importantly, Kaplan-Meier survival analysis revealed that high mRNA levels of GPC6 and/or TMEM132D correlated significantly with increased overall survival of early stage ovarian cancer patients (p = 0.032). Thus, GPC6 and TMEM132D may serve as predictors of CD8+ T-lymphocyte infiltration and as favorable prognostic markers in early stage ovarian cancer with important consequences for diagnosis, prognosis, and tumor immunobattling.

N-WASP is required for B-cell-mediated autoimmunity in Wiskott-Aldrich syndrome.

Mutations of the Wiskott-Aldrich syndrome gene (WAS) are responsible for Wiskott-Aldrich syndrome (WAS), a disease characterized by thrombocytopenia, eczema, immunodeficiency, and autoimmunity. Mice with conditional deficiency of Was in B lymphocytes (B/WcKO) have revealed a critical role for WAS protein (WASP) expression in B lymphocytes in the maintenance of immune homeostasis. Neural WASP (N-WASP) is a broadly expressed homolog of WASP, and regulates B-cell signaling by modulating B-cell receptor (BCR) clustering and internalization. We have generated a double conditional mouse lacking both WASP and N-WASP selectively in B lymphocytes (B/DcKO). Compared with B/WcKO mice, B/DcKO mice showed defective B-lymphocyte proliferation and impaired antibody responses to T-cell-dependent antigens, associated with decreased autoantibody production and lack of autoimmune kidney disease. These results demonstrate that N-WASP expression in B lymphocytes is required for the development of autoimmunity of WAS and may represent a novel therapeutic target in WAS.

The role of raptor in cell death

Selon les statistiques, les maladies cancéreuses sont en augmentation dans les pays en développement ainsi que dans les pays industrialisés. Ceci peut s'expliquer largement par les habitudes alimentaires, le tabagisme, les infections, le manque d'activité physique, la pollution et le stress, entre autres. Ainsi, l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) prévoit une augmentation de la fréquence des cancers avec 15 millions de nouveaux cas par an en 2020. La transformation d'une cellule normale en une cellule cancéreuse se déroule en plusieurs étapes avec, au niveau moléculaire, différentes mutations ciblant des protéines régulant la croissance cellulaire. Un des exemples de protéines qui participent au contrôle des voies cellulaires impliquées lors de la prolifération des cellules sont les complexes de protéines mTORCl et mTORC2 (« mammalian target of rapamycin complex 1 and 2 »). Ces complexes mTORCl et mTORC2 activent des processus anaboliques (la synthèse de protéines et de lipides, le métabolisme énergétique, entre autres) et inhibent en même temps des voies de catabolismes cellulaires (autophagie et synthèse de lysosomes). Ils sont souvent mutés dans de nombreux cas de cancers, c'est pourquoi ils sont la cible de nombreux traitements anti-cancéreux. Pour ces raisons, nous nous sommes intéressés aux mécanismes d'actions moléculaires des drogues qui ciblent les complexes mTORCl et mTORC2. Nous avons ainsi découvert qu'une molécule présente uniquement dans le complexe mTORCl, raptor, était clivée en un fragment plus petit lors du traitement de cellules cancéreuses avec des drogues. Des molécules activées durant la mort cellulaire programmée par apoptose, les caspases, se sont révélées responsables du clivage de raptor. Nous avons ensuite décrit de façon précise les sites de clivage de raptor par les caspases durant la mort cellulaire. Il s'est avéré que le clivage de raptor affaiblissait son interaction avec mTOR au sein du complexe mTORCl, ce qui participe à l'inactivation de mTORCl lors de traitements avec des molécules anti-cancéreuses. Ces résultats nous ont permis de mieux comprendre les mécanismes d'actions de différentes drogues anti-cancéreuses au niveau du complexe mTORCl, ce qui peut être utile pour la synthèse de nouvelles molécules ciblant mTORCl ainsi que pour lutter contre les mécanismes de résistance chimiothérapeutiques. -- La protéine « mammalian target of rapamycin » (mTOR) est une sérine/thréonine kinase qui est hautement conservée des protistes à l'être humain. Deux complexes mTOR existent : le complexe 1 mTOR (mTORCl) et le complexe 2 mTOR (mTORC2). Ils régulent positivement des processus anaboliques (synthèse de protéines et de lipides, le métabolisme énergétique, l'organisation du cytosquelette, la survie cellulaire) et négativement des voies cataboliques (autophagic, biogenèse de lysosomes). Les complexes mTORCl et mTORC2 sont sensibles aux signaux mitogéniques tels que les acides aminés, le glucose, les facteurs de croissance, l'état énergétique (ATP) et les niveaux d'oxygène et induisent des voies de croissance cellulaire essentielles. La voie cellulaire regulée par mTORCl peut être hyperactivée dans de nombreux cancers humains. Puisque plusieurs voies cellulaires convergent et régulent les complexes mTORCl et mTORC2, des mutations dans les kinases en amont peuvent mener à une dérégulation de l'activation de mTOR. Des stratégies thérapeutiques ont été développées pour cibler les complexes mTORCl et mTORC2, ainsi que les kinases en amont qui régulent mTOR. Plusieurs drogues ciblant mTORCl, telles que la rapamycine et la curcumine, affectent l'interaction entre mTOR et un composant spécifique de mTORCl, raptor. Dans cette étude, nous nous sommes intéressés aux mécanismes moléculaires des drogues qui ciblent mTORCl, ainsi que leur effet déstabilisant sur l'interaction entre mTOR et raptor dans des lignées cellulaires de lymphomes. Nous avons démontré que raptor était clivé en un fragment de lOOkDa après traitement avec la rapamycine, la curcumine, l'étoposide, la cisplatine, la staurosporine et le ligand Fas (FasL). Etant donné que ces drogues ont été décrites comme induisant I'apoptose, l'utilisation d'un inhibiteur de caspases (z- VAD-fmk) a révélé que le clivage de raptor, lors de la mort cellulaire, était dépendant des caspases. Des essais caspases in vitro ont permis d'identifier la caspase-6 (ainsi que probablement d'autres caspases) comme étant une protéase impliquée dans le clivage de raptor. La séquence protéique de raptor a montré potentiellement plusieurs sites de clivage de caspases aux extrémités amino-terminale et carboxy-terminale. La mutagénèse a permis d'identifier les sites de clivages de raptor par les caspases comme étant DEAD LTD (acides aminés 17-23) et DDADD (acides aminés 939¬943). De plus, le clivage de raptor corrèle avec l'inhibition de l'activité de mTORCl envers ces substrats (S6K et 4E-BP1). Nous avons aussi observé que le clivage de raptor affaiblissait l'interaction entre mTOR et raptor, ce qui indique que ce clivage est une étape critique dans l'inhibition de mTORCl durant I'apoptose. Pour terminer, la mutagénèse du site de clivage de raptor DDADD a montré une résistance à la mort cellulaire de cellules cancéreuses. Notre travail de recherche a révélé un nouveau mécanisme moléculaire qui module l'organisation et l'activité de mTORCl, ce qui peut être d'un grand intérêt pour les recherches dans le domaine de mTOR ainsi que pour la découverte de molécules ciblant mTORCl. -- The mammalian target of rapamycin (mTOR) is a serine/threonine protein kinase, which is highly conserved from yeast to humans. Two different mTOR complexes exist: the mTOR complex 1 (mTORCl) and the mTOR complex 2 (mTORC2). They positively regulate anabolic processes (protein and lipid synthesis, energy metabolism, cytoskeleton organization, cell survival) and negatively regulate catabolic pathways (autophagy, lysosome biogenesis). The mTORCl and mTORC2 respond to mitogenic stimuli such as amino acids, glucose, growth factors, energy levels (ATP) and oxygen levels and drive essential cellular growth pathways. The mTORCl pathway can be found hyperactivated in numerous human cancers. As various cellular pathways converge and regulate mTORCl and mTORC2, mutations in upstream protein kinases can lead to a deregulated mTOR activation. Different therapeutic strategies have been developped to target mTORCl, mTORC2, as well as upstream protein kinases regulating mTOR pathways. Various drugs targeting mTORCl, such as rapamycin and curcumin, affect the interaction between mTOR and a specific mTORCl component, raptor. In this study, we investigated the molecular mechanisms of drugs targeting mTORCl, as well as their destabilizing effect on the mTOR-raptor interaction in lymphoma cell lines. We demonstrated that raptor was processed into a lOOkDa fragment after treatment with rapamycin, curcumin, etoposide, cisplatin, staurosporine and FasL. As these drugs were reported to induce apoptosis, the use of a pan-caspase inhibitor (z-VAD-fmk) revealed that the cleavage of raptor under cell death was caspase-dependent. In vitro caspase assays were performed to identify caspases-6 (and probably other caspases) as an important cysteine protease implicated in the cleavage of raptor. Analysis of raptor protein sequence showed several putative caspase-specific cleavage sites at the N-terminal and the C-terminal ends. Mutagenesis studies allowed us to identify the DEADLTD (amino acids 17-23) and the DDADD (amino acids 939-943) as the caspase-dependent cleavage residues of raptor. Furthermore, the cleavage of raptor correlated with inhibition of mTORCl activity towards its specific targets (4E-BP1 and S6K). We also highlighted that raptor processing weakened the interaction between mTOR and raptor, indicating that raptor cleavage is a critical step in the mTORCl inhibition process during apoptosis. Finally, mutagenesis of raptor C-terminal cleavage site (DDADD) conferred resistance to the chemotherapeutic-mediated cell death cascade of cancer cell. Our research work highlighted a new molecular mechanism modulating mTORCl organization and activity, which can be of great interest in the mTOR field research and for designing drugs trageting mTORCl.

Development of metabolic labeling strategies to study changes in protein expression

Résumé : Les progrès techniques de la spectrométrie de masse (MS) ont contribué au récent développement de la protéomique. Cette technique peut actuellement détecter, identifier et quantifier des milliers de protéines. Toutefois, elle n'est pas encore assez puissante pour fournir une analyse complète des modifications du protéome corrélées à des phénomènes biologiques. Notre objectif était le développement d'une nouvelle stratégie pour la détection spécifique et la quantification des variations du protéome, basée sur la mesure de la synthèse des protéines plutôt que sur celle de la quantité de protéines totale. Pour cela, nous volions associer le marquage pulsé des protéines par des isotopes stables avec une méthode d'acquisition MS basée sur le balayage des ions précurseurs (precursor ion scan, ou PIS), afin de détecter spécifiquement les protéines ayant intégré les isotopes et d'estimer leur abondance par rapport aux protéines non marquées. Une telle approche peut identifier les protéines avec les plus hauts taux de synthèse dans une période de temps donnée, y compris les protéines dont l'expression augmente spécifiquement suite à un événement précis. Nous avons tout d'abord testé différents acides aminés marqués en combinaison avec des méthodes PIS spécifiques. Ces essais ont permis la détection spécifique des protéines marquées. Cependant, en raison des limitations instrumentales du spectromètre de masse utilisé pour les méthodes PIS, la sensibilité de cette approche s'est révélée être inférieure à une analyse non ciblée réalisée sur un instrument plus récent (Chapitre 2.1). Toutefois, pour l'analyse différentielle de deux milieux de culture conditionnés par des cellules cancéreuses humaines, nous avons utilisé le marquage métabolique pour distinguer les protéines d'origine cellulaire des protéines non marquées du sérum présentes dans les milieux de culture (Chapitre 2.2). Parallèlement, nous avons développé une nouvelle méthode de quantification nommée IBIS, qui utilise des paires d'isotopes stables d'acides aminés capables de produire des ions spécifiques qui peuvent être utilisés pour la quantification relative. La méthode IBIS a été appliquée à l'analyse de deux lignées cellulaires cancéreuses complètement marquées, mais de manière différenciée, par des paires d'acides aminés (Chapitre 2.3). Ensuite, conformément à l'objectif initial de cette thèse, nous avons utilisé une variante pulsée de l'IBIS pour détecter des modifications du protéome dans des cellules HeLa infectée par le virus humain Herpes Simplex-1 (Chapitre 2.4). Ce virus réprime la synthèse des protéines des cellules hôtes afin d'exploiter leur mécanisme de traduction pour la production massive de virions. Comme prévu, de hauts taux de synthèse ont été mesurés pour les protéines virales détectées, attestant de leur haut niveau d'expression. Nous avons de plus identifié un certain nombre de protéines humaines dont le rapport de synthèse et de dégradation (S/D) a été modifié par l'infection virale, ce qui peut donner des indications sur les stratégies utilisées par les virus pour détourner la machinerie cellulaire. En conclusion, nous avons montré dans ce travail que le marquage métabolique peut être employé de façon non conventionnelle pour étudier des dimensions peu explorées en protéomique. Summary : In recent years major technical advancements greatly supported the development of mass spectrometry (MS)-based proteomics. Currently, this technique can efficiently detect, identify and quantify thousands of proteins. However, it is not yet sufficiently powerful to provide a comprehensive analysis of the proteome changes correlated with biological phenomena. The aim of our project was the development of ~a new strategy for the specific detection and quantification of proteomé variations based on measurements of protein synthesis rather than total protein amounts. The rationale for this approach was that changes in protein synthesis more closely reflect dynamic cellular responses than changes in total protein concentrations. Our starting idea was to couple "pulsed" stable-isotope labeling of proteins with a specific MS acquisition method based on precursor ion scan (PIS), to specifically detect proteins that incorporated the label and to simultaneously estimate their abundance, relative to the unlabeled protein isoform. Such approach could highlight proteins with the highest synthesis rate in a given time frame, including proteins specifically up-regulated by a given biological stimulus. As a first step, we tested different isotope-labeled amino acids in combination with dedicated PIS methods and showed that this leads to specific detection of labeled proteins. Sensitivity, however, turned out to be lower than an untargeted analysis run on a more recent instrument, due to MS hardware limitations (Chapter 2.1). We next used metabolic labeling to distinguish the proteins of cellular origin from a high background of unlabeled (serum) proteins, for the differential analysis of two serum-containing culture media conditioned by labeled human cancer cells (Chapter 2.2). As a parallel project we developed a new quantification method (named ISIS), which uses pairs of stable-isotope labeled amino acids able to produce specific reporter ions, which can be used for relative quantification. The ISIS method was applied to the analysis of two fully, yet differentially labeled cancer cell lines, as described in Chapter 2.3. Next, in line with the original purpose of this thesis, we used a "pulsed" variant of ISIS to detect proteome changes in HeLa cells after the infection with human Herpes Simplex Virus-1 (Chapter 2.4). This virus is known to repress the synthesis of host cell proteins to exploit the translation machinery for the massive production of virions. As expected, high synthesis rates were measured for the detected viral proteins, confirming their up-regulation. Moreover, we identified a number of human proteins whose synthesis/degradation ratio (S/D) was affected by the viral infection and which could provide clues on the strategies used by the virus to hijack the cellular machinery. Overall, in this work, we showed that metabolic labeling can be employed in alternative ways to investigate poorly explored dimensions in proteomics.

Roles of aldehyde dehydrogenase (ALDH) isoforms and retinoic acids in the growth and differentiation potential of human adult cardiac progenitor cells

Aim: We have studied human adult cardiac progenitor cells (CPCs) based on high aldehyde dehydrogenase activity (ALDH-hi), a property shared by many stem cells across tissues and organs. However, the role of ALDH in stem cell function is poorly known. In humans, there are 19 ALDH isoforms with different biological activities. The isoforms responsible for the ALDH-hi phenotype of stem cells are not well known but they may include ALDH1A1 and ALDH1A3 isoforms, which function in all-trans retinoic acid (RA) cell signaling. ALDH activity has been shown to regulate hematopoietic stem cell function via RA. We aimed to analyze ALDH isoform expression and the role of RA in human CPC function. Methods: Human adult CPCs were isolated from atrial appendage samples from patients who underwent heart surgery for coronary artery or valve disease. Atrial samples were either cultured as primary explants or enzymatically digested and sorted for ALDH activity by FACS. ALDH isoforms were determined by qRT-PCR. Cells were cultured in the presence or absence of the specific ALDH inhibitor DEAB, with or without RA. Induction of cardiac-specific genes in cells cultured in differentiation medium was measured by qRT-PCR. Results: While ALDH-hi CPCs grew in culture and could be expanded, ALDH-low cells grew poorly. CPC isolated as primary explant outgrowths expressed high levels of ALDH1A3 but not of other isoforms. CPCs isolated from cardiospheres expressed relatively high levels of all the 11 isoforms tested. In contrast, expanded CPCs and cardiosphere-derived cells expressed low levels of all ALDH isoforms. DEAB inhibited CPC growth in a dose-dependent manner, whereas RA rescued CPC growth in the presence of DEAB. In differentiation medium, ALDH-hi CPCs expressed approximately 300-fold higher levels of cardiac troponin T compared with their ALDH-low counterparts. Conclusions: High ALDH activity identifies human adult cardiac cells with high growth and cardiomyogenic potential. ALDH1A3 and, possibly, ALDH1A1 isoforms account for high ALDH activity and RA-mediated regulation of CPC growth.

Blocked autophagy sensitizes resistant carcinoma cells to radiation therapy.

Autophagy or "self eating" is frequently activated in tumor cells treated with chemotherapy or irradiation. Whether autophagy represents a survival mechanism or rather contributes to cell death remains controversial. To address this issue, the role of autophagy in radiosensitive and radioresistant human cancer cell lines in response to gamma-irradiation was examined. We found irradiation-induced accumulation of autophagosomes accompanied by strong mRNA induction of the autophagy-related genes beclin 1, atg3, atg4b, atg4c, atg5, and atg12 in each cell line. Transduction of specific target-siRNAs led to down-regulation of these genes for up to 8 days as shown by reverse transcription-PCR and Western blot analysis. Blockade of each autophagy-related gene was associated with strongly diminished accumulation of autophagosomes after irradiation. As shown by clonogenic survival, the majority of inhibited autophagy-related genes, each alone or combined, resulted in sensitization of resistant carcinoma cells to radiation, whereas untreated resistant cells but not sensitive cells survived better when autophagy was inhibited. Similarly, radiosensitization or the opposite was observed in different sensitive carcinoma cells and upon inhibition of different autophagy genes. Mutant p53 had no effect on accumulation of autophagosomes but slightly increased clonogenic survival, as expected, because mutated p53 protects cells by conferring resistance to apoptosis. In our system, short-time inhibition of autophagy along with radiotherapy lead to enhanced cytotoxicity of radiotherapy in resistant cancer cells.

Experimental approaches in the targeting of photodynamic therapeutics

RÉSUMÉ : Chez l'homme, le manque de sélectivité des agents thérapeutiques représente souvent une limitation pour le traitement des maladies. Le ciblage de ces agents pour un tissu défini pourrait augmenter leur sélectivité et ainsi diminuer les effets secondaires en comparaison d'agents qui s'accumuleraient dans tout le corps. Cela pourrait aussi améliorer l'efficacité des traitements en permettant d'avoir une concentration localisée plus importante. Le ciblage d'agents thérapeutiques est un champ de recherche très actif. Les stratégies sont généralement basées sur les différences entre cellules normales et malades. Ces différences peuvent porter soit sur l'expression des molécules à leurs surfaces comme des récepteurs ou des transporteurs, soit sur les activités enzymatiques exprimées. Le traitement thérapeutique choisi ici est la thérapie photodynamique et est déjà utilisé pour le traitement de certains cancers. Cette thérapie repose sur l'utilisation de molécules qui réagissent à la lumière, les photosensibilisants. Elles absorbent l'énergie lumineuse et réagissent avec l'oxygène pour former des radicaux toxiques pour les cellules. Les photosensibilisants utilisés ici sont de deux natures : (i) soit ils sont tétrapyroliques (comme les porphyrines et chlorines), c'est à dire qu'ils sont directement activables par la lumière ; (ii) soit ce sont des prodrogues de photosensibilisants comme l'acide 5aminolévulinique (ALA) qui est transformé dans la cellule en protoporphyrine IX photosensibilisante. Dans le but d'augmenter la sélectivité des photosensibilisants, nous avons utilisé deux stratégies différentes : (i) le photosensibilisant est modifié par le greffage d'un agent de ciblage ; (ii) le photosensibilisant est incorporé dans des structures moléculaires de quelques centaines de nanomètres. Les sucres et l'acide folique sont des agents de ciblage largement établis et ont été utilisés ici car leurs récepteurs sont surexprimés à la surface de nombreuses cellules malades. Ainsi, des dérivés sucres ou acide folique de l'ALA ont été synthétisés et évalués in vitro sur de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses. La stratégie utilisant l'acide folique est apparue incompatible avec l'utilisation de l'ALA puisque aucune photosensibilité n'a été induite par le composé. La stratégie utilisant les sucres a, par ailleurs, provoquée de bonnes photosensibilités mais pas d'augmentation de sélectivité. En parallèle, la combinaison entre les propriétés anticancéreuses des complexes métalliques au ruthénium avec les propriétés photosensibilisantes des porphyrines, a été évaluée. En effet, les thérapies combinées ont émergé il y a une dizaine d'années et représentent aujourd'hui de bonnes alternatives aux monothérapies classiques. Des ruthenium(I1)-arènes complexés avec la tetrapyridylporphyrine ont ainsi présenté de bonnes cytotoxicités et de bonnes phototoxicités pour des cellules de mélanomes. Des porphyrines ont aussi été compléxées avec des noyaux de diruthénium et ce type de dérivé a présenté de bonnes phototoxicités et une bonne sélectivité pour les cellules cancéreuses de l'appareil reproducteur féminin. L'incorporation de photosensibilisants tétrapyroliques a finalement été effectuée en utilisant des nanoparticules (NP) biocompatibles composées de chitosan et de hyaluronate. L'effet de ces NP a été évalué pour le traitement de la polyarthrite rhumatoïde (PR). Les NP ont d'abord été testées in vitro avec des macrophages de souris et les résultats ont mis en évidence de bonnes sélectivités et photosensibilités pour ces cellules. In vivo chez un modèle marin de la PR, l'utilisation de ces NP a révélé un plus grand temps de résidence des NP dans le genou de la souris en comparaison du temps obtenu avec le photosensibilisant seul. Le traitement par PDT a aussi démontré une bonne efficacité par ailleurs égale à celle obtenue avec les corticoïdes utilisés en clinique. Pour finir, les NP ont aussi démontré une bonne efficacité sur les myelomonocytes phagocytaires humains et sur les cellules contenues dans le liquide synovial de patients présentant une PR. Tous ces résultats suggèrent que les deux stratégies de ciblage peuvent être efficaces pour les agents thérapeutiques. Afm d'obtenir de bons résultats, il est toutefois nécessaire de réaliser une analyse minutieuse de la cible et du mode d'action de l'agent thérapeutique. Concernant les perspectives, la combinaison des deux stratégies c'est à dire incorporer des agents thérapeutiques dans des nanostructures porteuses d'agents de ciblage, représente probablement une solution très prometteuse. SUMMARY : In humans, the lack of selectivity of drugs and their high effective concentrations often represent limitations for the treatment of diseases. Targeting the therapeutical agents to a defined tissue could enhance their selectivity and then diminish their side effects when compared to drugs that accumulate in the entire body and could also improve treatment efûciency by allowing a localized high concentration of the agents. Targeting therapeutics to defined cells in human pathologies is a main challenge and a very active field of research. Strategies are generally based on the different behaviors and patterns of expression of diseased cells compared to normal cells such as receptors, proteases or trans-membrane carriers. The therapeutic treatment chosen here is the photodynamic therapy and is already used in the treatment of many cancers. This therapy relies on the administration of a photosensitizer (PS) which will under light, react with oxygen and induce formation of reactive oxygen species which are toxic for cells. The PSs used here are either tetrapyrolic (i. e. porphyries and chlorins) or prodrugs of PS (5-aminolevulinic acid precursor of the endogenous protoporphyrin Imo. In order to improve PS internalization and selectivity, we have used two different strategies: the modification of the PSs with diseased cell-targeting agents as well as their encapsulation into nanostructures. Sugars and folic acid are well established as targeting entities for diseased cells and were used here since their transporters are overexpressed on the surface of many cancer cells. Therefore sugar- and folic acid-derivatives of 5-aminolevulinic acid (ALA) were synthesized and evaluated in vitro in several cancer cell lines. The folic acid strategy appeared to be incompatible with ALA since no photosensitivity was induced while the strategy with sugars induced good photosensitivites but no increase of selectivity. Alternatively, the feasibility of combining the antineoplastic properties of ruthenium complexes with the porphyrin's photosensitizing properties, was evaluated since combined therapies have emerged as good alternatives to classical treatments. Tetrapyridylporphyrins complexed to ruthenium (I17 arenes presented good cytotoxicities and good phototoxicities toward melanoma cells. Porphyries were also complexed to diruthenium cores and this type of compound presented good phototoxicities and good selectivity for female reproductive cancer cells. The encapsulation of tetrapyrolic PSs was finally investigated using biocompatible nanogels composed of chitosan and hyaluronate. The behavior of these nanoparticles was evaluated for the treatment of rheumatoid arthritis (RA). They were first tested in vitro in mouse macrophages and results revealed good selectivities and phototoxicities toward these cells. In vivo in mice model of RA, the use of such nanoparticles instead of free PS showed longer time of residence in mice knees. Photodynamic protocols also demonstrated good efficiency of the treatment comparable to the corticoid injection used in the clinic. Finally our system was also efficient in human cells using phagocytic myelomonocytes or using cells of synovial fluids taken from patients with RA. Altogether, these results revealed that both strategies of modification or encapsulation of drugs can be successful in the targeting of diseased cells. However, a careful analysis of the target and of the mode of action of the drug, are needed in order to obtain good results. Looking ahead to the future, the combination of the two strategies (i.e. drugs loaded into nanostructures bearing the targeting agents) would represent probably the best solution.

Mechanotransduction, PROX1, and FOXC2 cooperate to control connexin37 and calcineurin during lymphatic-valve formation.

Lymphatic valves are essential for efficient lymphatic transport, but the mechanisms of early lymphatic-valve morphogenesis and the role of biomechanical forces are not well understood. We found that the transcription factors PROX1 and FOXC2, highly expressed from the onset of valve formation, mediate segregation of lymphatic-valve-forming cells and cell mechanosensory responses to shear stress in vitro. Mechanistically, PROX1, FOXC2, and flow coordinately control expression of the gap junction protein connexin37 and activation of calcineurin/NFAT signaling. Connexin37 and calcineurin are required for the assembly and delimitation of lymphatic valve territory during development and for its postnatal maintenance. We propose a model in which regionally increased levels/activation states of transcription factors cooperate with mechanotransduction to induce a discrete cell-signaling pattern and morphogenetic event, such as formation of lymphatic valves. Our results also provide molecular insights into the role of endothelial cell identity in the regulation of vascular mechanotransduction.

A New Twist on Radiation Oncology: Low-Dose Irradiation Elicits Immunostimulatory Macrophages that Unlock Barriers to Tumor Immunotherapy.

Tumor-infiltrating macrophages typically promote angiogenesis while suppressing antitumoral T cell responses. In this issue of Cancer Cell, Klug and colleagues report that clinically-feasible, low-dose irradiation redirects macrophage differentiation from a tumor-promoting/immunosuppressive state to one that enables cytotoxic T cells to infiltrate tumors and kill cancer cells, rendering immunotherapy successful in mice.

The scaffold protein IB1/JIP-1 is a critical mediator of cytokine-induced apoptosis in pancreatic beta cells.

In insulin-secreting cells, cytokines activate the c-Jun N-terminal kinase (JNK), which contributes to a cell signaling towards apoptosis. The JNK activation requires the presence of the murine scaffold protein JNK-interacting protein 1 (JIP-1) or human Islet-brain 1(IB1), which organizes MLK3, MKK7 and JNK for proper signaling specificity. Here, we used adenovirus-mediated gene transfer to modulate IB1/JIP-1 cellular content in order to investigate the contribution of IB1/JIP-1 to beta-cell survival. Exposure of the insulin-producing cell line INS-1 or isolated rat pancreatic islets to cytokines (interferon-gamma, tumor necrosis factor-alpha and interleukin-1beta) induced a marked reduction of IB1/JIP-1 content and a concomitant increase in JNK activity and apoptosis rate. This JNK-induced pro-apoptotic program was prevented in INS-1 cells by overproducing IB1/JIP-1 and this effect was associated with inhibition of caspase-3 cleavage. Conversely, reducing IB1/JIP-1 content in INS-1 cells and isolated pancreatic islets induced a robust increase in basal and cytokine-stimulated apoptosis. In heterozygous mice carrying a selective disruption of the IB1/JIP-1 gene, the reduction in IB1/JIP-1 content in happloinsufficient isolated pancreatic islets was associated with an increased JNK activity and basal apoptosis. These data demonstrate that modulation of the IB1-JIP-1 content in beta cells is a crucial regulator of JNK signaling pathway and of cytokine-induced apoptosis.

EWS-FLI1 Utilizes Divergent Chromatin Remodeling Mechanisms to Directly Activate or Repress Enhancer Elements in Ewing Sarcoma.

The aberrant transcription factor EWS-FLI1 drives Ewing sarcoma, but its molecular function is not completely understood. We find that EWS-FLI1 reprograms gene regulatory circuits in Ewing sarcoma by directly inducing or repressing enhancers. At GGAA repeat elements, which lack evolutionary conservation and regulatory potential in other cell types, EWS-FLI1 multimers induce chromatin opening and create de novo enhancers that physically interact with target promoters. Conversely, EWS-FLI1 inactivates conserved enhancers containing canonical ETS motifs by displacing wild-type ETS transcription factors. These divergent chromatin-remodeling patterns repress tumor suppressors and mesenchymal lineage regulators while activating oncogenes and potential therapeutic targets, such as the kinase VRK1. Our findings demonstrate how EWS-FLI1 establishes an oncogenic regulatory program governing both tumor survival and differentiation.

Photoactive sawhorse-type diruthenium tetracarbonyl complexes

Sawhorse-type diruthenium tetracarbonyl complexes incorporating carboxyphenyl porphyrin bridges and pyridine axial ligands have been prepared, characterized and evaluated as potential photosensitizing and chemotherapeutic agents in several human cancer cells (A2780, A549, Me300, HeLa). The mono carboxyphenyl porphyrin derivatives, 5-(4-carboxyphenyl)-10,15,20-triphenyl-21,23H-porphyrin (HOOCR1-H2) and 5-(4-carboxyphenyl)-10,15,20-triphenylporphyrin-Zn (HOOCR1-Zn), after reaction with Ru-3(CO)(12) and pyridine, give the dinuclear complexes [Ru-2(CO)(4)(OOCR1-H2)(2)(NC5H5)(2)] (1) and [Ru-2(CO)(4)-(OOCR1-Zn)(2)(NC5H5)(2)] (2), respectively. Under the same reaction conditions, the di-carboxyphenyl porphyrin derivatives, 5,10-di(4-carboxyphenyl)-15,20-diphenyl-21,23H-porphyrin (HOOCR2-H2COOH) and 5,10-di(4-carboxyphenyl)-15,20-diphenylporphyrin-Zn (HOOCR2-ZnCOOH), give rise to the tetranuclear complexes, [{Ru-2(CO)(4)(NC5H5)(2)}(2)(OOCR2-H2COO)(2)] (3) and [{Ru-2(CO)(4)(NC5H5)(2! )}(2)(OOCR2-ZnCOO)(2)] (4), in which two sawhorse diruthenium tetracarbonyl units are linked by the di-carboxyphenyl porphyrin ligands. When tested in human cancer cell lines, both Zn(II) metallo-porphyrin derivatives 2 and 4 and the tetranuclear derivative 3 show some degree of cytotoxicity in the dark, but seem to present no phototoxicity upon irradiation at 652 nm. These results demonstrate the effect of the Zn(II) ion insertion into the porphyrin core, resulting in increased cytotoxicity and decreased phototoxicity. On the other hand, complex 1, the less cytotoxic derivative with IC50 > 170 mu M in HeLa cervix and A2780 ovarian cancer cell lines, shows an excellent phototoxicity toward these cancer cell lines with LD50 comprised between 4.5 and 7.5 J/cm(2) (irradiance 30 mW/cm(2)) at 5 mu M concentration (incubation time: 24 h). Overall, an excellent ratio between photo-and cytotoxicity has been found for the metal-free porphyrin derivative [Ru-2(CO)(4)(OOCR1-H2)(2)(! NC5H5)(2)] (1).

Estrogenic activity assessment of environmental chemicals using in vitro assays: identification of two new estrogenic compounds.

Environmental chemicals with estrogenic activities have been suggested to be associated with deleterious effects in animals and humans. To characterize estrogenic chemicals and their mechanisms of action, we established in vitro and cell culture assays that detect human estrogen receptor [alpha] (hER[alpha])-mediated estrogenicity. First, we assayed chemicals to determine their ability to modulate direct interaction between the hER[alpha] and the steroid receptor coactivator-1 (SRC-1) and in a competition binding assay to displace 17ss-estradiol (E(2)). Second, we tested the chemicals for estrogen-associated transcriptional activity in the yeast estrogen screen and in the estrogen-responsive MCF-7 human breast cancer cell line. The chemicals investigated in this study were o,p'-DDT (racemic mixture and enantiomers), nonylphenol mixture (NPm), and two poorly analyzed compounds in the environment, namely, tris-4-(chlorophenyl)methane (Tris-H) and tris-4-(chlorophenyl)methanol (Tris-OH). In both yeast and MCF-7 cells, we determined estrogenic activity via the estrogen receptor (ER) for o,p'-DDT, NPm, and for the very first time, Tris-H and Tris-OH. However, unlike estrogens, none of these xenobiotics seemed to be able to induce ER/SRC-1 interactions, most likely because the conformation of the activated receptor would not allow direct contacts with this coactivator. However, these compounds were able to inhibit [(3)H]-E(2) binding to hER, which reveals a direct interaction with the receptor. In conclusion, the test compounds are estrogen mimics, but their molecular mechanism of action appears to be different from that of the natural hormone as revealed by the receptor/coactivator interaction analysis.