Functions of the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) alpha and beta in skin homeostasis, epithelial repair, and morphogenesis.

The three peroxisome proliferator-activated receptors (PPAR alpha, PPAR beta, and PPAR gamma) are ligand-activated transcription factors belonging to the nuclear hormone receptor superfamily. They are regarded as being sensors of physiological levels of fatty acids and fatty acid derivatives. In the adult mouse skin, they are found in hair follicle keratinocytes but not in interfollicular epidermis keratinocytes. Skin injury stimulates the expression of PPAR alpha and PPAR beta at the site of the wound. Here, we review the spatiotemporal program that triggers PPAR beta expression immediately after an injury, and then gradually represses it during epithelial repair. The opposing effects of the tumor necrosis factor-alpha and transforming growth factor-beta-1 signalling pathways on the activity of the PPAR beta promoter are the key elements of this regulation. We then compare the involvement of PPAR beta in the skin in response to an injury and during hair morphogenesis, and underscore the similarity of its action on cell survival in both situations.

Calcineurin as a Multifunctional Regulator: Unraveling Novel Functions in Fungal Stress Responses, Hyphal Growth, Drug Resistance, and Pathogenesis.

Calcineurin signaling plays diverse roles in fungi in regulating stress responses, morphogenesis and pathogenesis. Although calcineurin signaling is conserved among fungi, recent studies indicate important divergences in calcineurin-dependent cellular functions among different human fungal pathogens. Fungal pathogens utilize the calcineurin pathway to effectively survive the host environment and cause life-threatening infections. The immunosuppressive calcineurin inhibitors (FK506 and cyclosporine A) are active against fungi, making targeting calcineurin a promising antifungal drug development strategy. Here we summarize current knowledge on calcineurin in yeasts and filamentous fungi, and review the importance of understanding fungal-specific attributes of calcineurin to decipher fungal pathogenesis and develop novel antifungal therapeutic approaches.

Tissue-specific opposing functions of the inflammasome adaptor ASC in the regulation of epithelial skin carcinogenesis.

A chronic inflammatory microenvironment favors tumor progression through molecular mechanisms that are still incompletely defined. In inflammation-induced skin cancers, IL-1 receptor- or caspase-1-deficient mice, or mice specifically deficient for the inflammasome adaptor protein ASC (apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD) in myeloid cells, had reduced tumor incidence, pointing to a role for IL-1 signaling and inflammasome activation in tumor development. However, mice fully deficient for ASC were not protected, and mice specifically deficient for ASC in keratinocytes developed more tumors than controls, suggesting that, in contrast to its proinflammatory role in myeloid cells, ASC acts as a tumor-suppressor in keratinocytes. Accordingly, ASC protein expression was lost in human cutaneous squamous cell carcinoma, but not in psoriatic skin lesions. Stimulation of primary mouse keratinocytes or the human keratinocyte cell line HaCaT with UVB induced an ASC-dependent phosphorylation of p53 and expression of p53 target genes. In HaCaT cells, ASC interacted with p53 at the endogenous level upon UVB irradiation. Thus, ASC in different tissues may influence tumor growth in opposite directions: it has a proinflammatory role in infiltrating cells that favors tumor development, but it also limits keratinocyte proliferation in response to noxious stimuli, possibly through p53 activation, which helps suppressing tumors.

Antagonistic functions of LMNA isoforms in energy expenditure and lifespan.

Alternative RNA processing of LMNA pre-mRNA produces three main protein isoforms, that is, lamin A, progerin, and lamin C. De novo mutations that favor the expression of progerin over lamin A lead to Hutchinson-Gilford progeria syndrome (HGPS), providing support for the involvement of LMNA processing in pathological aging. Lamin C expression is mutually exclusive with the splicing of lamin A and progerin isoforms and occurs by alternative polyadenylation. Here, we investigate the function of lamin C in aging and metabolism using mice that express only this isoform. Intriguingly, these mice live longer, have decreased energy metabolism, increased weight gain, and reduced respiration. In contrast, progerin-expressing mice show increased energy metabolism and are lipodystrophic. Increased mitochondrial biogenesis is found in adipose tissue from HGPS-like mice, whereas lamin C-only mice have fewer mitochondria. Consistently, transcriptome analyses of adipose tissues from HGPS and lamin C-only mice reveal inversely correlated expression of key regulators of energy expenditure, including Pgc1a and Sfrp5. Our results demonstrate that LMNA encodes functionally distinct isoforms that have opposing effects on energy metabolism and lifespan in mammals.

Redundant functions of TCF-1 and LEF-1 during T and NK cell development, but unique role of TCF-1 for Ly49 NK cell receptor acquisition.

Members of the TCF/LEF (T cell factor / lymphoid enhancer factor) family of DNA-binding factors play important roles during embryogenesis, the establishment and/or maintenance of self-renewing tissues such as the immune system and for malignant transformation. Specifically, it has been shown that TCF-1 is required for T cell development. A role for LEF-1 became apparent when mice harbored two hypomorphic TCF-1 alleles and consequently expressed low levels of TCF-1. Here we show that NK cell development is similarly regulated by redundant functions of TCF-1 and LEF-1, whereby TCF-1 contributes significantly more to NK cell development than LEF-1. Despite this role for NK cell development, LEF-1 is not required for the establishment of a repertoire of MHC class I-specific Ly49 receptors on NK cells. The proper formation of this repertoire depends to a large extent on TCF-1. These findings suggest common and distinct functions of TCF-1 and LEF-1 during lymphocyte development.

Functions of the human papillomavirus type 16 E4 protein

1. Abstract Cervical cancer is thought to be the consequence of infection by human papillomaviruses (HPV). In the majority of cases, DNA from HPV type 16 (HPV16) is found in malignant cervical lesions. The initial steps leading to transformation of an infected cell are not clearly understood but in most cases, disruption and integration of the episomal viral DNA must take place. As a consequence, the E2 and E4 genes are usually not expressed whereas the E6 and E7 oncogenes are highly expressed. However, in a normal infection in which the viral DNA is maintained as an episome, all viral genes are expressed. The pattern according to which the viral proteins are made, and therefore the life cycle of the virus, is tightly linked to the differentiation process of the host keratinocyte. The study of the viral oncogenes E6 and E7 has revealed crucial functions in the process of malignant transformation such as degradation of the p53 tumor suppressor protein, deregulation of the Retinoblastoma protein pathway and activation of the telomerase ribonucleoprotein. All these steps are necessary for cancerous lesions to develop. However, the loss of the E2 gene product seems to be necessary for sufficient expression of E6 and E7 in order to achieve such effects. In normal infections, the E4 protein is made abundantly in the later stages of the viral life cycle. Though extensive amounts of work have been carried out to define the function of E4, it still remains unclear. In this study, several approaches have been used to try and determine the functions of E4. First, a cell-penetrating fusion protein was designed and produced in order to circumvent the chronic difficulties of expressing E4 in mammalian cells. Unfortunately, this approach was not successful due to precipitation of the purified fusion protein. Second, the observation that E4 accumulates in cells having modified their adhesion properties led to the hypothesis that E4 might be involved in the differentiation process of keratinocytes. Preliminary results suggest that E4 triggers differentiation. Last, as E4 has been reported to collapse the cytokeratin network of keratinocytes, a direct approach using atomic force microscopy has allowed us to test the potential modification of mechanical properties of cells harboring reorganized cytokeratin networks. If so, a potential role for E4 in viral particle release could be hypothesized. 2. Résumé Il a été établi que le cancer du col de l'utérus se développe essentiellement à la suite d'une infection par le virus du papillome humain (HPV). Dans la majorité des cas analysés, de l'ADN du HPV de type 16 (HPV16) est détecté. Les étapes initiales de la transformation d'une cellule infectée sont mal connues mais il semble qu'une rupture du génome viral, normalement épisomal, suivi d'une intégration dans le génome de la cellule hôte soient des étapes nécessaires dans la plupart des cas. Or il semble qu'il y ait une sélection pour les cas où l'expression des oncogènes viraux E6 et E7 soit favorisée alors que l'expression des gènes E2 et E4 est en général impossible. Par contre, dans une infection dite normale où le génome viral n'est pas rompu, il n'y pas développement de cancer et tous les gènes viraux sont exprimés. L'ordre dans lequel les protéines virales sont produites, et donc le cycle de réplication du virus, est intimement lié au processus de différentiation de la cellule hôte. L'étude des protéines oncogènes E6 et E7 a révélé des fonctions clés dans le processus de transformation des cellules infectées telles que la dégradation du suppresseur de tumeur p53, la dérégulation de la voie de signalisation Rb ainsi que l'activation de la télomérase. Toutes ces activités sont nécessaires au développement de lésions cancéreuses. Toutefois, il semble que l'expression du gène E2 doit être empêchée afin que suffisamment des protéines E6 et E7 soient produites. Lorsque le gène E2 est exprimé, et donc lorsque le génome viral n'est pas rompu, les protéines E6 et E7 n'entraînent pas de telles conséquences. Le gène E4, qui se trouve dans la séquence codante de E2, a aussi besoin d'un génome viral intact pour être exprimé. Dans une infection normale, le gène E4 est exprimé abondamment dans les dernières étapes de la réplication du virus. Bien que de nombreuses études aient été menées afin de déterminer la fonction virale à E4, aucun résultat n'apparaît évident. Dans ce travail, plusieurs approches ont été utilisées afin d'adresser cette question. Premièrement, une protéine de fusion TAT-E4 a été produite et purifiée. Cette protéine, pouvant entrer dans les cellules vivantes par diffusion au travers de la membrane plasmique, aurait permis d'éviter ainsi les problèmes chroniques rencontrés lors de l'expression de E4 dans les cellules mammifères. Malheureusement, cette stratégie n'a pas pu être utilisée à cause de la précipitation de la protéine purifiée. Ensuite, l'observation que E4 s'accumule dans les cellules ayant modifié leurs propriétés d'adhésion a suggéré que E4 pourrait être impliqué dans le procédé de différentiation des kératinocytes. Des résultats préliminaires supportent cette possibilité. Enfin, il a été montré que E4 pouvait induire une réorganisation du réseau des cytokératines. Une approche directe utilisant le microscope à force atomique nous a ainsi permis de tester une potentielle modification des propriétés mécaniques de cellules ayant modifié leur réseau de cytokératines en présence de E4. Si tel est le cas, un rôle dans la libération de particules virales peut être proposé pour E4.

Combined transcriptomic and proteomic studies reveal non-canonical signaling functions in the jasmonate pathway

Abstract Lipid derived signals mediate many stress and defense responses in multicellular eukaryotes. Among these are the jasmonates, potently active signaling compounds in plants. Jasmonic acid (JA) and 12-oxo-phytodienoic acid (OPDA) are the two best known members of the large jasmonate family. This thesis further investigates their roles as signals using genomic and proteomic approaches. The study is based on a simple genetic model involving two key genes. The first is ALLENE OXIDE SYNTHASE (AOS), encoding the most important enzyme in generating jasmonates. The second is CORONATINE INSENSITIVE 1 (COI1), a gene involved in all currently documented canonical signaling responses. We asked the simple question: do null mutations in AOS and COI1 have analogous effects on the transcriptome ? We found that they do not. If most COI1-dependent genes were also AOS-dependent, the expression of a zinc-finger protein was AOS-dependent but was unaffected by the coi1-1 mutation. We thus supposed that a jasmonate member, most probably OPDA, can alter gene expression partially independently of COI1. Conversely, the expression of at least three genes, one of these is a protein kinase, was shown to be COI1-dependent but did not require a functional AOS protein. We conclude that a non-jasmonate signal might alter gene expression through COIL Proteomic comparison of coi1-1 and aos plants confirmed these observations and highlighted probable protein degradation processes controlled by jasmonates and COI1 in the wounded leaf. This thesis revealed new functions for COI1 and for AOS-generated oxylipins in the jasmonate signaling pathway. Résumé Les signaux dérivés d'acides gras sont des médiateurs de réponses aux stress et de la défense des eucaryotes multicellulaires. Parmi eux, les jasmonates sont de puissants composés de sig¬nalisation chez les plantes. L'acide jasmonique (JA) et l'acide 12-oxo-phytodienoïc (OPDA) sont les deux membres les mieux caractérisés de la grande famille des jasmonates. Cette thèse étudie plus profondément leurs rôles de signalisation en utilisant des approches génomique et protéomique. Cette étude est basée sur un modèle génétique simple n'impliquant que deux gènes. Le premier est PALLENE OXYDE SYNTHASE (AOS) qui encode l'enzyme la plus importante pour la fabrication des jasmonates. Le deuxième est CORONATINE INSENSITIVE 1 (COI1) qui est impliqué dans la totalité des réponses aux jasmonates connues à ce jour. Nous avons posé la question suivante : est-ce que les mutations nulles dans les gènes AOS et COI1 ont des effets analogues sur le transcriptome ? Nous avons trouvé que ce n'était pas le cas. Si la majorité des gènes dépendants de COI1 sont également dépendants d'AOS, l'expression d'un gène codant pour une protéine formée de doigts de zinc n'est pas affectée par la mutation de COI1 tout en étant dépendante d'AOS. Nous avons donc supposé qu'un membre de la famille des jasmonates, probablement OPDA, pouvait modifier l'expression de certains gènes indépendamment de COI1. Inversement, nous avons montré que, tout en étant dépendante de COI1, l'expression d'au moins trois gènes, dont un codant pour une protéine kinase, n'était pas affectée par l'absence d'une protéine AOS fonctionnelle. Nous en avons conclu qu'un signal autre qu'un jasmonate devait modifier l'expression de certains gènes à travers COI1. La comparaison par protéomique de plantes aos et coi1-1 a confirmé ces observations et a mis en évidence un probable processus de dégradation de protéines contrôlé par les jasmonates et COU_ Cette thèse a mis en avant de nouvelles fonctions pour COI1 et pour des oxylipines générées par AOS dans le cadre de la signalisation par les jasmonates.

Symptômes, fonction respiratoires et inflammation bronchique liés à l'exposition professionnelle chronique aux brouillards d'huile entière : étude de faisabilité

Les fluides de coupe sont largement utilisés dans les industries mécaniques des machines-outils pour assurer la lubrification et le refroidissement des pièces métalliques. Lors de l'usinage, les machines-outils provoquent, de par leur grande vitesse de rotation, l'émission d'huile. On estime qu'environ 400'000 travailleurs sont exposés aux fluides de coupe en Suisse, plus de la moitié d'entre eux étant aux huiles entières (minérales ou synthétiques, non diluées avec de l'eau). Dans la littérature, on observe des effets respiratoires chroniques potentiellement précurseurs d'une bronchite et/ou de broncho-pneumopathie chronique obstructive chez des travailleurs exposés de manière chronique aux brouillards d'huile entière. Le problème est que le lien entre le retentissement respiratoire chronique et le niveau d'exposition professionnel des travailleurs exposés aux brouillards d'huile est difficile à mettre en évidence, car la mesure de l'exposition aux brouillards d'huile était jusqu'à présent très imprécise. Une nouvelle technique permettant de mesurer les deux fractions (particulaire et volatile) des brouillards d'huile entière vient d'être validée. L'objectif principal de l'étude est d'évaluer la faisabilité d'une étude de cohorte prospective à large échelle sur le lien entre l'exposition professionnelle chronique aux brouillards d'huile entière , mesurée de manière plus précise selon cette nouvelle technique, et les symptômes, la fonction respiratoire et l'inflammation bronchique. L'objectif secondaire est d'étudier le lien entre l'exposition professionnelle aiguë aux brouillards d'huile entière parmi ces travailleurs (n=14) et les symptômes, la fonction respiratoire et l'inflammation bronchique. Il s'agit d'une étude épidémiologique d'observation de type transversale. Les sujets étudiés sont des salariés de l'industrie du décolletage. La faisabilité a été déterminée sur la base de critères portant sur le recrutement, la récolte des données et l'analyse des données. La récolte de données a eu lieu après 48h de non-exposition, à l'aide d'un questionnaire d'exposition au poste de travail, un curriculum laboris et questionnaire des symptômes, la mesure du NO exhalé, une spirométrie et la mesure individuelle et sur postes fixes des expositions actuelles aux brouillards d'huile entière par la nouvelle méthode. Les difficultés et les points positifs rencontrés ont permis d'émettre des recommandations en vue de la réalisation une étude à plus large échelle. Aucun lien n'a pu être démontré au vu du faible nombre de travailleurs inclus et les niveaux relativement bas d'exposition aux brouillards d'huile entière mesurés. Sur la base de l'étude de faisabilité, une étude de cohorte prospective est recommandée pour établir un lien entre le niveau de brouillards d'huile entière et les effets respiratoires.

The Human Mesenchymal Stromal Cell-Derived Osteocyte Capacity to Modulate Dendritic Cell Functions Is Strictly Dependent on the Culture System.

In vitro differentiation of mesenchymal stromal cells (MSC) into osteocytes (human differentiated osteogenic cells, hDOC) before implantation has been proposed to optimize bone regeneration. However, a deep characterization of the immunological properties of DOC, including their effect on dendritic cell (DC) function, is not available. DOC can be used either as cellular suspension (detached, Det-DOC) or as adherent cells implanted on scaffolds (adherent, Adh-DOC). By mimicking in vitro these two different routes of administration, we show that both Det-DOC and Adh-DOC can modulate DC functions. Specifically, the weak downregulation of CD80 and CD86 caused by Det-DOC on DC surface results in a weak modulation of DC functions, which indeed retain a high capacity to induce T-cell proliferation and to generate CD4(+)CD25(+)Foxp3(+) T cells. Moreover, Det-DOC enhance the DC capacity to differentiate CD4(+)CD161(+)CD196(+) Th17-cells by upregulating IL-6 secretion. Conversely, Adh-DOC strongly suppress DC functions by a profound downregulation of CD80 and CD86 on DC as well as by the inhibition of TGF-β production. In conclusion, we demonstrate that different types of DOC cell preparation may have a different impact on the modulation of the host immune system. This finding may have relevant implications for the design of cell-based tissue-engineering strategies.

Biological interpretation of genome-wide association studies using predicted gene functions.

The main challenge for gaining biological insights from genetic associations is identifying which genes and pathways explain the associations. Here we present DEPICT, an integrative tool that employs predicted gene functions to systematically prioritize the most likely causal genes at associated loci, highlight enriched pathways and identify tissues/cell types where genes from associated loci are highly expressed. DEPICT is not limited to genes with established functions and prioritizes relevant gene sets for many phenotypes.

Investigating the functions of subregions within anterior hippocampus.

Previous functional MRI (fMRI) studies have associated anterior hippocampus with imagining and recalling scenes, imagining the future, recalling autobiographical memories and visual scene perception. We have observed that this typically involves the medial rather than the lateral portion of the anterior hippocampus. Here, we investigated which specific structures of the hippocampus underpin this observation. We had participants imagine novel scenes during fMRI scanning, as well as recall previously learned scenes from two different time periods (one week and 30 min prior to scanning), with analogous single object conditions as baselines. Using an extended segmentation protocol focussing on anterior hippocampus, we first investigated which substructures of the hippocampus respond to scenes, and found both imagination and recall of scenes to be associated with activity in presubiculum/parasubiculum, a region associated with spatial representation in rodents. Next, we compared imagining novel scenes to recall from one week or 30 min before scanning. We expected a strong response to imagining novel scenes and 1-week recall, as both involve constructing scene representations from elements stored across cortex. By contrast, we expected a weaker response to 30-min recall, as representations of these scenes had already been constructed but not yet consolidated. Both imagination and 1-week recall of scenes engaged anterior hippocampal structures (anterior subiculum and uncus respectively), indicating possible roles in scene construction. By contrast, 30-min recall of scenes elicited significantly less activation of anterior hippocampus but did engage posterior CA3. Together, these results elucidate the functions of different parts of the anterior hippocampus, a key brain area about which little is definitely known.