Endoglycan mediates malignant leukocyte rolling on e-selectin and signals through SYK and the MAPK pathway

Selectins play a key role regulating leukocyte migration into tissues by mediating leukocyte tethering (capture) and rolling on inflamed endothelium and/or on adherent leukocytes or platelets. During leukocyte rolling, endothelial E- or P-selectin bind to glycoprotein ligands carrying sialyl Lewis χ (sLex) determinant. P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1) is a common ligand for L-, P- and E-selectin, which sequentially cooperates with CD44 and E- selectin ligand-1 (ESL-1) to roll on E-selectin. During rolling on endothelial selectins, PSGL-1 and CD44 signal through Src family kinases and Syk, leading to αι_β2 integrin partial activation and slow rolling on intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1). Leukocyte exposure to chemokines then leads to firm adhesion. Little information is available on ligands that mediate malignant leukocyte rolling on E- selectin. We defined these ligands on U937 monoblasts by immunoadsorbtion and immunoblotting using mAb raised against CD43, CD44, PSGL-1, sLex/CLA determinants and E-selectin/IgM chimera. Immunoblotting and blot rolling assays demonstrated that PSGL-1, CD43, CD44 and a -125 kDa sLex/CLA positive ligand contribute to support E-seiectin- dependent rolling. This -125 kDa ligand is endoglycan, a member of the CD34 family of sialomucins. Endoglycan was frequently detected by flow cytometry on primary leukemia, lymphoma and multiple myeloma ceils (in -50% of cases). Endoglycan, immunopurified from U937 cells, as well as endoglycan/IgG chimera efficiently supported E-selectin dependent rolling. Membrane fractionation on sucrose gradient demonstrated that endoglycan is expressed in lipid rafts. We tested the hypothesis that it signals, like PSGL-1 and CD44, through Src kinases and the MAPK pathway. Indeed, endoglycan engagement induced Syk and ERK phosphorylation in a iipid raft-dependent manner. Syk activation was dependent on Src kinase activity. Downstream of Syk, endoglycan activated PI3K and Akt as well as Bruton's tyrosine kinase and p38 MAPK. Thus, endoglycan is a ligand for endothelial selectins which may contribute to regulate leukemia, lymphoma and multiple myeloma cell trafficking and interactions with bone marrow microenvironment. - Les sélectines contrôlent la migration tissulaire des leucocytes en assurant leur capture et leur roulement sur l'endothélium vasculaire enflammé et/ou sur des plaquettes ou des leucocytes adhérant à la paroi vasculaire. Lors du roulement leucocytaire, les sélectines endothéliales (E- et P-sélectine) se lient à des ligands porteurs du saccharide sialyl Lewis χ (sLex). PSGL-1 est un ligand commun des sélectines qui coopère avec CD44 et ESL-1 pour permettre la capture et le roulement des neutrophiles. Lorsque PSGL-1 et CD44 se lient aux sélectines endothéliales, elles induisent la phosphorylation des kinases Src et de Syk conduisant à l'activation partielle de l'intégrine aLp2 et au ralentissement des leucocytes sur les sélectines et ICAM-1. Les chimiokines induisent ensuite l'adhésion ferme des leucocytes. Les ligands des sélectines qui assurent le roulement, sur la E-sélectine, des cellules issues d'hémopathies malignes sont peu connus. Nous avons caractérisé ces ligands en les purifiant avec des anticorps dirigés contre CD43, CD44, PSGL-1, sLex/CLA et en utilisant la chimère E-sélectine/IgM. Des tests d'adhésion ont montré que PSGL-1, CD43, CD44 et une glycoprotéine de ~125 kDa soutiennent les interactions cellulaires dépendant de la E- sélectine. Le ligand de -125 kDa a été identifié comme étant l'endoglycan. Il a été détecté, par cytométrie de flux, sur les cellules leucémiques, les cellules de lymphomes ou de myélome multiple, dans ~50% des cas analysés. Sa forme membranaire, immunopurifiée, ou recombinante (endoglycan/lgG) soutient les interactions cellulaires dépendant de la E- sélectine. Nous avons montré qu'il réside dans les rafts lipidiques membranaires puis avons testé l'hypothèse que l'endoglycan, comme PSGL-1 et CD44, induit une signalisation via les kinases de type Src et la voie des MAPK. Nous avons pu observer que son engagement induit la phosphorylation de Syk et de ERK pour autant que la structure des rafts soit préservée. En aval de Syk, l'endoglycan active la PI3K, Akt, Btk et la MAPK p38. Ces résultats montrent que l'endoglycan est un ligand des sélectines endothéliales qui pourrait participer au contrôle du trafic et des interactions des cellules leucémiques, de lymphomes ou de myélomes multiples avec leur microenvironnement. - Le sang est un élément clé du fonctionnement de notre corps. La circulation sanguine permet la communication et le transfert de molécules et cellules entre divers organes. Lors d'une inflammation aiguë due à une réaction allergique, une infection ou une blessure, on observe un oedème local accompagné de rougeur, de chaleur et souvent de douleurs. Au sein des tissus enflammés, on observe des globules blancs (leucocytes) et diverses molécules inflammatoires qui attirent les leucocytes dans les tissus lésés (chimiokines). Le sang est composé de globules rouges, de plaquettes et de leucocytes spécialisés dans les défenses immunes. Pour atteindre le site d'inflammation, les leucocytes doivent quitter la circulation sanguine. Ils utilisent pour cela des molécules d'adhésion présentes à leur surface qui se lient à d'autres molécules d'adhésion de la paroi sanguine. Leurs interactions permettent aux leucocytes de rouler à la surface du vaisseau sanguin. Lorsqu'ils roulent au voisinage d'un site d'inflammation, les leucocytes sont exposés à des chimiokines qui induisent leur arrêt et les dirigent dans les tissus enflammés. Ce processus physiologique est aussi impliqué dans des pathologies telles que l'infarctus, l'artériosclérose ou la thrombose. Il peut être détourné à des fins moins louables par des cellules cancéreuses pour permettre leur dissémination (métastatisation). Dans ce travail de thèse, nous avons caractérisé une molécule d'adhésion qui soutient l'adhésion des leucocytes aux sélectines endothéliales: l'endoglycan. Nous avons observé que cette molécule d'adhésion est fréquemment exprimée par les cellules malignes de nombreuses maladies du sang comme les leucémies, les lymphomes et le myélome multiple. Nous avons également pu montrer que l'endoglycan envoie des signaux à l'intérieur des cellules malignes lorsqu'elles se lient aux sélectines endothéliales. Ces signaux pourraient jouer un rôle déterminant dans la régulation des interactions des cellules malignes avec leur microenvironnement. Elles pourraient peut-être aussi favoriser leur survie et leur prolifération.

LDLs induce fibroblast spreading independently of the LDL receptor via activation of the p38 MAPK pathway.

Because adventitial fibroblasts play an important role in the repair of blood vessels, we assessed whether elevation in LDL concentrations would affect fibroblast function and whether this depended on activation of intracellular signaling pathways. We show here that in primary human fibroblasts, LDLs induced transient activation of the p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway, but not the c-Jun N-terminal kinase MAPK pathway. This activation did not require the recruitment of the LDL receptor (LDLR), because LDLs efficiently stimulated the p38 MAPK pathway in human and mouse fibroblasts lacking functional LDLR, and because receptor-associated protein, an LDLR family antagonist, did not block the LDL-induced p38 activation. LDL particles also induced lamellipodia formation and cell spreading. These effects were blocked by SB203580, a specific p38 inhibitor. Our data demonstrate that LDLs can regulate the shape of fibroblasts in a p38 MAPK-dependent manner, a mechanism that may participate in wound healing or vessel remodeling as in atherosclerosis.

Clinical manifestations in patients with SOS1 mutations range from Noonan syndrome to CFC syndrome.

Noonan syndrome (NS) and cardio-facio-cutaneous (CFC) syndrome are autosomal dominant disorders characterized by heart defects, facial dysmorphism, ectodermal abnormalities, and mental retardation. There is a significant clinical overlap between NS and CFC syndrome, but ectodermal abnormalities and mental retardation are more frequent in CFC syndrome. Mutations in PTPN11 and KRAS have been identified in patients with NS and those in KRAS, BRAF and MAP2K1/2 have been identified in patients with CFC syndrome, establishing a new role of the RAS/MAPK pathway in human development. Recently, mutations in the son of sevenless gene (SOS1) have also been identified in patients with NS. To clarify the clinical spectrum of patients with SOS1 mutations, we analyzed 24 patients with NS, including 3 patients in a three-generation family, and 30 patients with CFC syndrome without PTPN11, KRAS, HRAS, BRAF, and MAP2K1/2 (MEK1/2) mutations. We identified two SOS1 mutations in four NS patients, including three patients in the above-mentioned three-generation family. In the patients with a CFC phenotype, three mutations, including a novel three amino-acid insertion, were identified in one CFC patient and two patients with both NS and CFC phenotypes. These three patients exhibited ectodermal abnormalities, such as curly hair, sparse eyebrows, and dry skin, and two of them showed mental retardation. Our results suggest that patients with SOS1 mutations range from NS to CFC syndrome.

Interleukin-8 secretion by fibroblasts induced by low density lipoproteins is p38 MAPK-dependent and leads to cell spreading and wound closure.

We have previously reported (Dobreva, I., Waeber, G., Mooser, V., James, R. W., and Widmann, C. (2003) J. Lipid Res. 44, 2382-2390) that low density lipoproteins (LDLs) induce activation of the p38 MAPK pathway, resulting in fibroblast spreading and lamellipodia formation. Here, we show that LDL-stimulated fibroblast spreading and wound sealing are due to secretion of a soluble factor. Using an antibody-based human protein array, interleukin-8 (IL-8) was identified as the main cytokine whose concentration was increased in supernatants from LDL-stimulated cells. Incubation of supernatants from LDL-treated cells with an anti-IL-8 blocking antibody completely abolished their ability to induce cell spreading and mediate wound closure. In addition, fibroblasts treated with recombinant IL-8 spread to the same extent as cells incubated with LDL or supernatants from LDL-treated cells. The ability of LDL and IL-8 to induce fibroblast spreading was mediated by the IL-8 receptor type II (CXCR-2). Furthermore, LDL-induced IL-8 production and subsequent wound closure required the activation of the p38 MAPK pathway, because both processes were abrogated by a specific p38 inhibitor. Therefore, the capacity of LDLs to induce fibroblast spreading and accelerate wound closure relies on their ability to stimulate IL-8 secretion in a p38 MAPK-dependent manner. Regulation of fibroblast shape and migration by lipoproteins may be relevant to atherosclerosis that is characterized by increased LDL cholesterol levels, IL-8 production, and extensive remodeling of the vessel wall.

Calcineurin inhibitors activate the proto-oncogene Ras and promote protumorigenic signals in renal cancer cells.

The development of cancer is a major problem in immunosuppressed patients, particularly after solid organ transplantation. We have recently shown that calcineurin inhibitors (CNI) used to treat transplant patients may play a critical role in the rapid progression of renal cancer. To examine the intracellular signaling events for CNI-mediated direct tumorigenic pathway(s), we studied the effect of CNI on the activation of proto-oncogenic Ras in human normal renal epithelial cells (REC) and renal cancer cells (786-0 and Caki-1). We found that CNI treatment significantly increased the level of activated GTP-bound form of Ras in these cells. In addition, CNI induced the association of Ras with one of its effector molecules, Raf, but not with Rho and phosphatidylinositol 3-kinase; CNI treatment also promoted the phosphorylation of the Raf kinase inhibitory protein and the downregulation of carabin, all of which may lead to the activation of the Ras-Raf pathway. Blockade of this pathway through either pharmacologic inhibitors or gene-specific small interfering RNA significantly inhibited CNI-mediated augmented proliferation of renal cancer cells. Finally, it was observed that CNI treatment increased the growth of human renal tumors in vivo, and the Ras-Raf pathway is significantly activated in the tumor tissues of CNI-treated mice. Together, targeting the Ras-Raf pathway may prevent the development/progression of renal cancer in CNI-treated patients.

Post-transcriptional down-regulation of expression of transcription factor NF1 by Ha-ras oncogene.

NF1 is a family of polypeptides that binds to discrete DNA motifs and plays varying roles in the regulation of gene expression. These polypeptides are also thought to mediate the expression of differentiation-specific markers such as adipocyte and mammary cell type-specific genes. The expression of a number of cellular differentiation-specific markers is down-regulated during neoplastic transformation. We therefore investigated whether oncogenic transformation interferes with the action of NF1. Stable transfection of activated Ha-ras into a number of murine cells correlated with a down-regulation of the expression of the NF1 genes NF1/CTF and NF1/X. The down-regulation was not at the transcriptional level but at the level of stability of the NF1 mRNAs. The level of the DNA binding activity of the NF1 proteins was also reduced in Ha-v-ras-transformed cells, and the expression of a gene that depends on this family of transcription factors was specifically repressed. These results demonstrate that an activated Ha-ras-induced pathway destabilizes the half-life of mRNAs encoding specific members in the NF1 family of transcription factors, which leads to a decrease in NF1-dependent gene expression.

Temporal quantification of MAPK induced expression in single yeast cells.

The quantification of gene expression at the single cell level uncovers novel regulatory mechanisms obscured in measurements performed at the population level. Two methods based on microscopy and flow cytometry are presented to demonstrate how such data can be acquired. The expression of a fluorescent reporter induced upon activation of the high osmolarity glycerol MAPK pathway in yeast is used as an example. The specific advantages of each method are highlighted. Flow cytometry measures a large number of cells (10,000) and provides a direct measure of the dynamics of protein expression independent of the slow maturation kinetics of the fluorescent protein. Imaging of living cells by microscopy is by contrast limited to the measurement of the matured form of the reporter in fewer cells. However, the data sets generated by this technique can be extremely rich thanks to the combinations of multiple reporters and to the spatial and temporal information obtained from individual cells. The combination of these two measurement methods can deliver new insights on the regulation of protein expression by signaling pathways.

PTPN11 mutation manifesting as LEOPARD syndrome associated with hypertrophic plexi and neuropathic pain.

BACKGROUND: LEOPARD syndrome (LS) belongs to the family of neuro-cardio-facio-cutaneous syndromes, which include Neurofibromatosis-1 (NF1), Noonan syndrome, Costello Syndrome, cardio-facio-cutaneous syndrome, Noonan-like syndrome with loose anagen hair and Legius syndrome. These conditions are caused by mutations in genes encoding proteins involved in the RAS-MAPK cellular pathway. Clinical heterogeneity and phenotype overlaps across those different syndromes is already recognized. CASE PRESENTATION: We hereby report a heterozygous de novo mutation in the PTPN11 gene (c.1403C > T) manifesting with a clinical picture of LS during childhood, and later development of neuropathic pain with hypertrophic plexi, which are typically observed in NF1 but have not been reported in LS. CONCLUSION: LS caused by PTPN11 mutations may be associated with hypertrophic roots and plexi. Consequently, clinicians should be aware of the possible development of neuropathic pain and consider specific diagnostic work-up and management.

BRAF Alterations as Therapeutic Targets in Non-Small-Cell Lung Cancer.

BACKGROUND: Several subsets of non-small-cell lung cancer (NSCLC) are defined by molecular alterations acting as tumor drivers, some of them being currently therapeutically actionable. The rat sarcoma (RAS)-rapidly accelerated fibrosarcoma (RAF)-mitogen-activated protein/extracellular signal-regulated kinase kinase (MEK)-extracellular signal-regulated kinase (ERK) pathway constitutes an attractive potential target, as v-Raf murine sarcoma viral oncogene homolog B (BRAF) mutations occur in 2-4% of NSCLC adenocarcinoma. METHODS: Here, we review the latest clinical data on BRAF serine/threonine kinase inhibitors in NSCLC. RESULTS: Treatment of V600E BRAF-mutated NSCLC with BRAF inhibitor monotherapy demonstrated encouraging antitumor activity. Combination of BRAF and MEK inhibitors using dabrafenib and trametinib is under evaluation. Preliminary data suggest superior efficacy compared with BRAF inhibitor monotherapy. CONCLUSION: Targeting BRAF alterations represents a promising new therapeutic approach for a restricted subset of oncogene-addicted NSCLC. Prospect ive trials refining this strategy are ongoing. A next step will probably aim at combining BRAF inhibitors and immunotherapy or alternatively improve a multilevel mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway blockade by combining with ERK inhibitors.

The role of the hypothalamic kisspeptin/GPR54 system in the control of GnRH neurons

Summary : The hypothalamus represents less than 1 % of the total volume of the brain tissue, yet it plays a crucial role in endocrine regulations. Puberty is defined as a process leading to physical, sexual and psychosocial maturation. The hypothalamus is central to this process, via the activation of GnRH neurons. Pulsatile GnRH secretion, minimal during childhood, increases with the onset of puberty. The primary function of GnRH is to regulate the growth, development and function of testes in boys and ovaries in girls, by stimulating the pituitary gland secretion of luteinizing hormone (LH) and follicle-stimulating hormone (FSH). Several factors contribute to the timing of puberty, including sex and ethnicity, genetics, dietary intake and energy expenditure. Kisspeptins constitute a family of small peptides arising from the proteolytic cleavage of metastin, a peptide with 54 amino acids initially purified from human placenta. These kisspeptins were the subject of much attention following their discovery because of their antimetastatic properties, but it was more recently that their determining role in the reproductive function was demonstrated. It was shown that kisspeptins are ligands of a receptor, GPR54, whose natural inactivating mutation in humans, or knockout in the mouse, lead to infertility. GnRH neurons play a pivotal role in the central regulation of fertility. Kisspeptin greatly increases GnRH release and GnRH neuron firing activity, but the neurobiological mechanisms for these actions are unknown. Gprotein-coupled receptor 54, the receptor for kisspeptin, is expressed by GnRH neurons as well as other hypothalamic neurons, suggesting that both direct and indirect effects are possible. In the first part of my thesis, we investigated a possible connection between the acceleration of sexual development induced by leptin and hypothalamic metastin neurons. However, the data generated by our preliminary experiments confirmed that the commercially available antibodies are non-specific. This finding constituted a major drawback for our studies, which relied heavily upon the neuroanatomical study of the hypothalamic metastinergic pathways to elucidate their sensitivity to exogenous leptin. Therefore, we decided to postpone any further in vivo experiment until a better antibody becomes available, and focused on in vitro studies to better understand the mechanisms of action of kisspeptins in the modulation of the activity of GnRH neurons. We used two GnRH-expressing neuronal cell lines to investigate the cellular and molecular mechanisms of action of metastin in GnRH neurons. We demonstrated that kisspeptin induces an early activation of the MAP kinase intracellular signaling pathway in both cell lines, whereas the SAP/JNK or the Akt pathways were unaffected. Moreover, we found an increase in GnRH mRNA levels after 6h of metastin stimulation. Thus, we can conclude that kisspeptin regulates GnRH neurons both at the secretion and the gene expression levels. The MAPK pathway is the major pathway activated by metastin in GnRH expressing neurons. Taken together, these data provide the first mechanism of action of kisspeptin on GnRH neurons. Résumé : L'hypothalamus est une zone située au centre du cerveau, dont il représente moins de 1 du volume total. La puberté est la période de transition entre l'enfance et l'age adulte, qui s'accompagne de transformations somatiques, psychologiques, métaboliques et hormonales conduisant à la possibilité de procréer. La fonction principale de la GnRH est la régulation de la croissance, du développement et de la fonction des testicules chez les hommes, et des ovaires chez les femmes en stimulant la sécrétion de l'hormone lutéinisante (LH) et de l'hormone folliculostimulante (FSH) par la glande hypophysaire. Plusieurs facteurs contribuent au déclanchement de la puberté, y compris le sexe et l'appartenance ethnique, la génétique, l'apport alimentaire et la dépense énergétique. Les Kisspeptines constituent une famille de peptides résultant de la dissociation proteolytique de la métastine, un peptide de 54 acides aminés initialement purifié à partir de placenta humain. Ces kisspeptines ont fait l'objet de beaucoup d'attention à la suite de leur découverte en raison de leurs propriétés anti-metastatiques, et c'est plus récemment que leur rôle déterminant dans la fonction reproductive a été démontré. Les kisspeptines sont des ligands du récepteur GPR54, dont la mutation inactivatrice chez l'homme, ou le knockout chez la souris, conduisent à l'infertilité par hypogonadisme hypogonadotrope. Les neurones à GnRH jouent un rôle central dans le règlement des fonctions reproductrices et la kisspeptine stimule l'activité des neurones à GnRH et la libération de GnRH par ces neurones. Toutefois, les mécanismes neurobiologiques de ces actions ne sont pas connus. Dans la première partie de ma thèse, nous avons étudié le lien potentiel entre l'accélération du développement sexuel induite par la leptine et les neurones hypothalamiques à metastine. Les données générées dans cette première série d'expériences ont malheureusement confirmé que les anticorps anti-metastine disponibles dans le commerce sont aspécifiques. Ceci a constitué un inconvénient majeur pour nos études, qui devaient fortement s'appuyer sur l' étude neuroanatomique des neurones hypothalamiques à metastine pour évaluer leur sensibilité à la leptine exogène. Nous avons donc décidé de focaliser nos travaux sur une étude in vitro des mécanismes d'action de la kisspeptine pour moduler l'activité des neurones à GnRH. Nous avons utilisé deux lignées de cellules neuronales exprimant la GnRH pour étudier les mécanismes d'action cellulaires et moléculaires de la metastine dans des neurones. Nous avons ainsi pu démontrer que la kisspeptine induit une activation précoce de la voie f de signalisation de la MAP kinase dans les deux lignées cellulaires, alors que nous n'avons observé aucune activation de la voie de signalisation de la P13 Kinase et de la SAP/JNK. Nous avons en outre démontré une augmentation de l'expression de la GnRH par la stimulation avec la Kisspeptine. L'ensemble de ces données contribue à élucider le mécanisme d'action avec lequel la kisspeptine agit dans les neurones à GnRH, en démontrant un effet sur l'expression génique de la GnRH. Nous pouvons également conclure que la voie de la MAPK est la voie principale activée par la metastine dans les neurones exprimant la GnRH.

Role of intracellular signaling pathways activated in fibroblasts in response to lipoproteins

Summary The best described physiological function of low-density lipoproteins (LDL) is to transport cholesterol to target tissues. LDL deliver their cholesterol cargo to cells following their interaction with the LDL receptor. LDL, when their vascular concentrations increase, have also been implicated in pathologies such as atherosclerosis. Among the cell types that are found in blood vessels, endothelial and smooth muscle cells have dominated cellular research on atherosclerotic mechanisms and LDL activation of signaling pathways, while very little is known about adventitial fibroblast activation caused by elevated lipoprotein levels. Since fibroblasts participate in wound repair and since it has recently been recognized that fibroblasts may play pivotal roles in vascular remodeling and repair of injury, we assessed whether lipoproteins affect fibroblast function. We have found that LDL specifically mediate the activation of a class of mitogen-activated protein kinases (MAPKs): the p38 MAPKs. The activation of this pathway in turn modulates cell shape by promoting lamellipodia formation and extensive cell spreading. This is of particular interest because it provides a mechanism by which LDL can promote wound healing or vessel wall remodeling as observed during the development of atherosclerosis. In order to understand the molecular mechanisms by which LDL induce p38 activation we searched for the component in the LDL particle responsible for the induction of this pathway. We found that cholesterol is the major component of lipoprotein particles that mediates their ability to stimulate the p38 MAPK pathway. Furthermore, we investigated the cellular mechanisms underlying the ability of LDL to induce cell shape changes and whether this could participate in wound repair. Our recent data demonstrates that the capacity of LDL to induce fibroblast spreading relies on their ability to stimulate IL-8 secretion, which in turn leads to accelerated wound healing. LDL-induced IL-8 production and subsequent wound closure are impaired upon inhibition of the p38 MAPK pathway indicating that the LDL-induced spreading and accelerated wound sealing rely on the ability of LDL to stimulate IL-8 secretion in a p38 MAPK-dependent manner. Therefore, regulation of fibroblast shape and migration by lipoproteins may be relevant to atherosclerosis that is characterized by increased LDL-cholesterol levels, IL-8 production and extensive remodeling of the vessel wall. Résumé: La fonction physiologique des lipoprotéines à faible densité (LDL) la mieux décrite est celle du transport du cholestérol aux tissus cibles. Les LDL livrent leur cargaison de cholestérol aux cellules après leur interaction avec le récepteur au LDL. Une concentration vasculaire des LDL augmenté est également impliquée dans le développement de l'athérosclérose. Parmi les types de cellule présents dans les vaisseaux sanguins, les cellules endothéliales et les cellules du muscle lisse ont dominé la recherche cellulaire sur les mécanismes athérosclérotiques et sur l'activation par les LDL des voies de signalisation intracellulaire. A l'inverse peu de choses sont connues sur l'activation des fibroblastes de l'adventice par les lipoprotéines. Puisqu'il a été récemment reconnu que les fibroblastes peuvent jouer un rôle central dans la remodélisation vasculaire et la réparation tissulaire, nous avons étudié si les lipoprotéines affectent la fonction des fibroblastes. Nous avons constaté que les LDL activent spécifiquement une classe de protéines kinases: les p38 MAPK (mitogen-activated protein kinases). L'activation de cette voie module à son tour la forme de la cellule en favorisant la formation de lamellipodes et l'agrandissement des cellules. Cela a un intérêt particulier car il fournit un mécanisme par lequel les LDL peuvent promouvoir la cicatrisation ou la remodélisation des parois vasculaires comme observés lors du développement de l'athérosclérose. Pour comprendre les mécanismes moléculaires par lesquels les LDL provoquent l'activation des p38 MAPK, nous avons cherché à identifier les composants dans la particule de LDL responsables de l'induction de cette voie. Nous avons constaté que le cholestérol est l'élément principal des particules de lipoprotéine qui contrôle leur capacité à stimuler la voie des p38 MAPK. En outre, nous avons examiné les mécanismes cellulaires responsables de la capacité des LDL à induire des changements dans la forme des cellules. Nos données récentes démontrent que la capacité des LDL à induire l'agrandissement des cellules, ainsi que leur aptitude à favoriser la cicatrisation, reposant sur leur capacité à stimuler la sécrétiond'IL-8. La production d'IL-8 induite par les LDL est bloquée par l'inhibition de la voie p38 MAPK, ce qui indique que l'étalement des cellules induit par les LDL ainsi que l'accélération de la cicatrisation sont liés à la capacité des LDL à stimuler la sécrétion d'IL8 via l'activation des p38 MAPK. La régulation de la forme et de la migration des fibroblastes par les lipoprotéines peuvent donc participer au développement de l'athérosclérose qui est caractérisée par l'augmentation des niveaux de production de LDL-cholestérol et d'IL-8 ainsi que par une remodélisation augmentée de la paroi du vaisseau.

Ezrin-Radixin-Moesin-binding Sequence of PSGL-1 Glycoprotein Regulates Leukocyte Rolling on Selectins and Activation of Extracellular Signal-regulated Kinases.

P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1) mediates the capture (tethering) of free-flowing leukocytes and subsequent rolling on selectins. PSGL-1 interactions with endothelial selectins activate Src kinases and spleen tyrosine kinase (Syk), leading to α(L)β(2) integrin-dependent leukocyte slow rolling, which promotes leukocyte recruitment into tissues. In addition, but through a distinct pathway, PSGL-1 engagement activates ERK. Because ezrin, radixin and moesin proteins (ERMs) link PSGL-1 to actin cytoskeleton and because they serve as adaptor molecules between PSGL-1 and Syk, we examined the role of PSGL-1 ERM-binding sequence (EBS) on cell capture, rolling, and signaling through Syk and MAPK pathways. We carried out mutational analysis and observed that deletion of EBS severely reduced 32D leukocyte tethering and rolling on L-, P-, and E-selectin and slightly increased rolling velocity. Alanine substitution of Arg-337 and Lys-338 showed that these residues play a key role in supporting leukocyte tethering and rolling on selectins. Importantly, EBS deletion or Arg-337 and Lys-338 mutations abrogated PSGL-1-induced ERK activation, whereas they did not prevent Syk phosphorylation or E-selectin-induced leukocyte slow rolling. These studies demonstrate that PSGL-1 EBS plays a critical role in recruiting leukocytes on selectins and in activating the MAPK pathway, whereas it is dispensable to phosphorylate Syk and to lead to α(L)β(2)-dependent leukocyte slow rolling.

Splice variant-specific stabilization of JNKs by IB1/JIP1.

Islet-Brain 1 (IB1) (also called JNK-interacting protein 1; JIP1) is a scaffold protein that tethers components of the JNK mitogen-activated protein kinase pathway inducing a modulation of the activity and the target specificity of the JNK kinases. Dysfunctions in IB1 have been associated with diseases such as early type II diabetes. To gain more insight in the functions of IB1, its ability to modulate the expression levels of the various JNK proteins was assessed. Each of the three JNK genes gives rise to several splice variants encoding short or long proteins. The expression levels of the short JNK proteins, but not of the long variants, were systematically higher in rat tissues and in transformed cell lines expressing high IB1 levels compared to tissues and cells with no or low IB1 expression. HEK293 cells bearing a tetracycline-inducible IB1 construct showed a specific increase of the short JNK endogenous splice variants in the presence of tetracycline. The augmented expression level of the short JNK splice variants induced by IB1 resulted from an increased stability towards degradation. Modulation of the stability of specific JNK splice variants represents therefore a newly identified mechanism used by IB1 to regulate the JNK MAPK pathway.

INK4a/Arf is required for suppression of EGFR/DeltaEGFR(2-7)-dependent ERK activation in mouse astrocytes and glioma.

Amplification of the epidermal growth factor receptor (EGFR) or expression of its constitutively activated mutant, DeltaEGFR(2-7), in association with the inactivation of the INK4a/Arf gene locus is a frequent alteration in human glioblastoma. The notion of a cooperative effect between these two alterations has been demonstrated in respective mouse brain tumor models including our own. Here, we investigated underlying molecular mechanisms in early passage cortical astrocytes deficient for p16(INK4a)/p19(Arf) or p53, respectively, with or without ectopic expression of DeltaEGFR(2-7). Targeting these cells with the specific EGFR inhibitor tyrphostin AG1478 revealed that phosphorylation of ERK was only abrogated in the presence of an intact INK4a/Arf gene locus. The sensitivity to inhibit ERK phosphorylation was independent of ectopic expression of DeltaEGFR(2-7) and independent of the TP53 status. This resistance to downregulate the MAPK pathway in the absence of INK4a/Arf was confirmed in cell lines derived from our mouse glioma models with the respective initial genetic alterations. Thus, deletion of INK4a/Arf appears to keep ERK in its active, phosphorylated state insensitive to an upstream inhibitor specifically targeting EGFR/DeltaEGFR(2-7). This resistance may contribute to the cooperative tumorigenic effect selected for in human glioblastoma that may be of crucial clinical relevance for treatments specifically targeting EGFR/DeltaEGFR(2-7) in glioblastoma patients.

Analyse fonctionnelle et moléculaire d'un nouveau gène (VIT32) impliqué dans le mécanisme d'action de la vasopressine

Résumé Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale (tube distal et tube collecteur) du néphron ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition ionique et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent le maintien de la pression sanguine. Dans la cellule principale du tube collecteur cortical (CCD), le taux de réabsorption de sodium dépend essentiellement de l'activité du canal épithélial à sodium (ENaC) à la membrane apicale et de la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K±ATPase) à la membrane basolatérale. L'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales de CCD, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape précoce dite « non-génomique » et une étape tardive dite « génotnique ». Durant l'étape précoce, la vasopressine régule l'expression de gènes, dont certains peuvent être impliqués dans le transport de sodium, comme ENaC et la Na+ -K+ATP ase. Le but de mon travail a été d'étudier l'implication d'une protéine appelée VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) dans le transport de sodium. L'expression de VIP32 est augmentée par la vasopressine dans les cellules principales de CCD. Dans l'ovocyte de Xenopus laevis utilisé comme système d'expression hétérologue, nous avons montré que l'expression de VIP32 provoque la maturation méiotique de l'ovocyte par l'activation de la voie des MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et du facteur de promotion méiotique (MPF). La co-expression d'ENaC et de VIP32 diminue l'activité d'ENaC de façon sélective, par l'activation de la voie des MAPK, sans affecter l'expression du canal à la surface membranaire. Nous avons également montré que la régulation de l'activité d'ENaC par la voie des MAPK est dépendante du mécanisme de régulation d'ENaC lié à un motif du canal appelé PY. Ce motif est impliqué dans le contrôle de la probabilité d'ouverture ainsi que l'expression à la surface membranaire d'ENaC. Dans les cellules principales, VIP32 par l'activation de la voie des MAPK peut être impliqué dans la régulation négative du transport transépithélial qui a lieu après plusieurs heures de traitement à la vasopressine. Le tube collecteur de reins normaux présente un taux basal significatif d'activité de la voie MAPK MEK1/2-ERK1/2. Dans la lignée mpkCCDc14 de cellules principales de CCD de souris, que nous avons utilisé pour cette partie du travail, nous avons montré la présence d'un taux basal d'activité d'ERK1/2 (pERK1/2). L'aldostérone et la vasopressine, connus pour stimuler le courant sodique transépithélial dans le CCD, ne changeaient pas le taux basal de pERK1/2. Le transport de sodium transépithélial basal, ou stimulé par l'aldostérone ou la vasopressine est diminué par l'effet de PD98059, un inhibiteur de MEK1/2 qui diminue parallèlement le taux de pERK1/2. Nous avons également montré dans des cellules non stimulées, ou stimulées par de l'aldostérone ou de la vasopressine, que l'activité de la Na+-K+ ATPase, mais pas celle d'ENaC est inhibée par des traitements avec différents inhibiteurs de MEK1/2. Par un marquage de la Na±-K+ATPase à la surface membranaire nous avons montré que la voie d'ERK1/2 contrôle l'activité intrinsèque de la Na+-K+ ATPase, plutôt que son expression à la surface membranaire. Ces données ont montré que l'activité de la Na+-K+ATPase et le transport transépithélial de sodium sont contrôlés par l'activité basal et constitutive de la voie d'ERK1/2. Summary The regulation of sodium reabsorption in the distal nephron (distal tubule and cortical collecting duct) in the kidney plays an essential role in the control of extracellular fluids composition and volume, and thereby blood pressure. In the principal cell of the collecting duct (CCD), the level of sodium reabsorption mainlly depends on the activity of both epithlial sodium channel (ENaC) and sodium-potassium-adenosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). The activity of these two transporters is regulated by hormones especially aldosterone, vasopressin and insuline.In the principal cell of the CCD, vasopressin regulates sodium transport via a short-term effect and a late genomic effect. During the genomic effect vasopressin activates a complex network of vasopressin-dependent genes involved in the regulation of sodium transport as ENaC and Na+-K+ATPase. We were interested in the role of a recently identified vasopressin induced protein (VIP32) and its implication in the regulation of sodium transport in principal cell of the CCD. The Xenopus oocyte expression system revealed two functions : expressed alone VIP32 rapidly induces oocyte meiotic maturation through the activation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway and the meiotic promoting factor and when co-expressed with ENaC, V1P32 selectively dowrn-egulates channel activity, but not channel cell surface expression. We have shown that the ENaC downregulation mediated by the activation of the MAPK pathway is related to the PY motif of ENaC. This motif is implicated in ENaC cell surface expression and open probability regulation. In the kidney principal cell, VIP32 through the activation of MAPK pathway may be involved in the downregulation of transepithelial sodium transport observed within a few hours after vasopressin treatment. The collecting duct of normal kidney exhibits significant activity of the MEK1/2-ERK1/2 MAPK pathway. Using in vitro cultured mpkCCDc14 principal cells we have shown a significant basal level of ERK1/2 activity (pERK1/2). Aldosterone and vasopressin, known to upregulate sodium reabsorption in CCDs, did not change ERK1/2 activity. Basal and aldosterone- or vasopressin-stimulated sodium transport were downregulated by the MEK1/2 inhibitor PD98059 in parallel with a decrease in pERK1/2 in vitro. The activity of Na+-K+ATPase but not that of ENaC was inhibited by MEK1/2 inhibitors in both, unstimulated and aldosterone- or vasopressin-stimulated CCDs in vitro. Cell surface labelling showed that intrinsic activity rather than cell surface expression of Na+-K+ATPase was controlled by pERK1/2. Our data demonstrate that basal constitutive activity of ERK1/2 pathway controls Na+-K+ATPase activity and transepithelial sodium transport in the principal cell. Résumé tout public Les mécanismes de régulation de la réabsorption fine du sodium dans la partie distale du néphron (l'unité fonctionnelle du rein) ont un rôle essentiel dans le maintien de l'homéostasie de la composition et du volume des fluides extracellulaires. Ces mécanismes permettent de maintenir une pression sanguine effective. Dans les cellules principales du tube collecteur, une région spécifique du néphron distal, le transport de sodium dépend essentiellement de l'activité de deux transporteurs de sodium : le canal épithélial à sodium (ENaC) et la pompe sodium-potassium-adénosine-triphosphatase (Na+-K+ATPase). Afin de répondre aux besoins de l'organisme, l'activité de ces deux molécules de transport est en partie régulée par des hormones dont l'aldostérone, la vasopressine et l'insuline. Dans les cellules principales du tube collecteur, la vasopressine régule le transport de sodium en deux étapes : une étape rapide et une étape lente dite « génomique ». Durant l'étape lente, la vasopressine régule l'expression de gènes pouvant être impliqués dans le transport de sodium, dont notamment ceux d'ENaC et de la Na+-K+ATPase. Parmi les gènes dont l'expression est augmentée par la vasopressine, celui de VIP32 (vasopressin induced protein : VIP) fait l'objet de cette étude. Le but de mon travail a été d'étudier, dans un système d'expression hétérologue (l'ovocyte de Xenopus leavis), l'implication de VIP32 dans le transport de sodium. Nous avons montré que VIP32 est capable d'activer un mécanisme moléculaire en cascade appelé MAPK (mitogen-activated protein kinase : MAPK) et est aussi capable de diminuer l'activité d'ENaC. Parallèlement, dans une lignée de cellules principales de tube collecteur les mpkCCDc14, nous avons montré que le taux basal d'activité de la cascade MAPK est capable de réguler l'activité de la Na+-K+ATPase, tandis qu'il n'influence pas l'activité d'ENaC.